转动惯量(Moment of inertia)是刚体转动时惯性大小的度量,是研究、设计、控制转动物体运动规律的重要工程技术参数。转动惯量的测量是质量特性参数测量的一部分,是设备系统性能分析中的一个重要参数。在许多重要产业领域,例如:在航天工业,人造卫星﹑远程火箭、战术导弹等需要测量转动惯量以确定产品是否符合设计要求,以及如何修正;在航空工业,需要测量飞机的转动惯量,来了解飞机的机动性能;在国防工业,需要测量反坦克导弹﹑火箭弹﹑各种炮弹转动惯量等,来确定这些物理参数对弹丸的初始扰动﹑弹道轨迹等的影响;在汽车工业,各种车辆以及转动部件必须测量转动惯量和偏心,通过修正偏心来提高车辆的性能和寿命等。因此,采用合适的方法计算标定系统的转动惯量,具有重要的实际意义。
刚体的转动惯量等于刚体内各质点的质量与质点到轴的垂直距离平方的乘积之和,因此刚体的转动惯量与刚体的质量分布、形状和转轴的位置都有关系。如果几何形状规则﹑密度分布均匀的刚体,可直接计算出它绕特定轴的转动惯量。但在工程实践中,我们常碰到大量形状复杂、密度分布不均匀的刚体,转动惯量的理论计算极为复杂,即便借助一些计算分析软件,一般也达不到要求的精度,要想测得它们的转动惯量,通常采用实验方法来测定。测量转动惯量有多种方法,如落体法、双线摆法、复摆法、扭摆法(三线摆、金属杆扭摆、单悬丝扭摆、双悬丝扭摆、蜗簧扭摆)及恒力矩转动法等。本实验首先采用扭摆法测量物体的转动惯量,利用蜗簧扭摆使物体作扭转摆动,通过对转动周期及其它参数的测定,计算出物体的转动惯量;然后采用恒力矩转动法测量物体的转动惯量,使转动惯量组合实验仪作匀减速、匀加速运动,通过智能计时计数器对时间的测定,计算出物体的转动惯量。