圓球附加質(zhì)量的測(cè)量試驗(yàn)

1、球體附加質(zhì)量測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)對(duì)教學(xué)標(biāo)模D300球體附加質(zhì)量的測(cè)定與理論值比較，使學(xué)生認(rèn)識(shí)測(cè)定球體附加質(zhì)量的物理意義，了解計(jì)算和測(cè)量原理方法，掌握和應(yīng)用有關(guān)公式。同時(shí)了解平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)原理和特點(diǎn)，掌握測(cè)量?jī)x器的使用方法，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。二、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1、平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)75423161步進(jìn)電機(jī)；2齒輪箱；3偏心機(jī)構(gòu)；4光電控制裝置；5限位軸承；6偏航角調(diào)節(jié)滑軌；7振幅調(diào)節(jié)滑塊；71234561步進(jìn)電機(jī)；2齒輪箱；3偏心機(jī)構(gòu)；4光電控制裝置；5限位軸承；6偏航角調(diào)節(jié)滑軌；7振蕩桿；2、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：集成到平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的東華數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3、D300標(biāo)準(zhǔn)球模型試

2、驗(yàn)有關(guān)參數(shù)：振幅標(biāo)模直徑標(biāo)模空氣中質(zhì)量三、實(shí)驗(yàn)原理標(biāo)模內(nèi)裝有測(cè)力傳感器，利用平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)標(biāo)模在水中做幅值為，角頻率為的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。位移：速度：加速度：其中角頻率和振蕩頻率的轉(zhuǎn)化關(guān)系：根據(jù)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的特點(diǎn)可以得到加速度與位移同相位，而速度與位移相位相差。可以判定標(biāo)模受到的驅(qū)動(dòng)力頻率和運(yùn)動(dòng)頻率相同的簡(jiǎn)諧形式，相位相對(duì)于位移有相位差。設(shè)測(cè)力傳感器測(cè)得驅(qū)動(dòng)力幅值為：驅(qū)動(dòng)力 上式將驅(qū)動(dòng)力分解成幅值為，與加速度同相位的慣性力和幅值為與速度同相位的粘性力。上述分解使得當(dāng)慣性力最大時(shí)，粘性力為零；粘性力最大時(shí)，慣性力為零。避免了兩種力在處理上的相互干擾，這就是試驗(yàn)中標(biāo)模作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的意義。對(duì)于與加速度同相位的力

3、分析：從經(jīng)驗(yàn)中得到物體在流體中作變速運(yùn)動(dòng)是受到流體阻礙其加減速的附加慣性力（又稱附加質(zhì)量力）作用，相當(dāng)于物體在流體中加速時(shí)要擾動(dòng)流場(chǎng)，使其周?chē)牧黧w跟著一起加速，對(duì)于牛頓第二定律相當(dāng)于物體在真空中的質(zhì)量基礎(chǔ)上附加質(zhì)量。對(duì)于與速度同相位的力分析：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，物體在流體中定常運(yùn)動(dòng)，亦受到阻礙其運(yùn)動(dòng)的阻力，而與速度同相位的力即為定常阻力。根據(jù)牛頓第二定律：測(cè)力傳感器為應(yīng)變式測(cè)力儀，是根據(jù)某種結(jié)構(gòu)形式的彈性敏感元件為主體，在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，從而使粘貼在敏感元件表面上的電阻應(yīng)變片也隨之產(chǎn)生變形，通過(guò)測(cè)量電路將電阻應(yīng)變片因變形而引起的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓杉鰜?lái)，因此得到的電壓信號(hào)和外力間有比例

4、關(guān)系，比例值（）一般通過(guò)加載砝碼標(biāo)定測(cè)得。因此。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及計(jì)算原始數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理afYin_tpYout_tpWaM0.020.554.850.23.4540.23860220.326710.020.554.760.213.4540.23860219.949510.020.554.850.243.4540.23860220.326710.020.554.920.173.4540.23860220.620080.020.554.830.193.4540.23860220.24289平均值4.8420.23860220.293180.020.65.750.243.7680.283956

5、20.249580.020.65.770.253.7680.28395620.320020.020.65.830.253.7680.28395620.531320.020.65.840.283.7680.28395620.566530.020.65.780.343.7680.28395620.35523平均值5.7940.28395620.404540.020.656.940.294.0820.33325420.824930.020.656.830.334.0820.33325420.494850.020.656.870.234.0820.33325420.614880.020.656.830

6、.34.0820.33325420.494850.020.656.870.28754.0820.33325420.61488平均值6.8680.33325420.608880.020.77.910.394.3960.38649620.465910.020.77.880.414.3960.38649620.388290.020.77.870.454.3960.38649620.362420.020.77.950.394.3960.38649620.569410.020.77.890.414.3960.38649620.41417平均值7.90.38649620.440040.020.758.960.54.710.44368220.194640.020.758.960.444.710.44368220.194640.020.758.90.64.710.44368220.059410.020.758.820.424.710.44368219.87910.020.758.950.494.710.44368220.17211平均值8.9180.44368220.09998經(jīng)計(jì)算得：fYin平均 a 0.758.918044370.77.90.38650.656.8