平行軸定理
單擺週期只與擺長有關？
目的
利用自行設計製作的教具，來演示平行軸定理並測量轉動慣量
實驗
實驗裝置：利用相同及不同形狀的物體，以質心為圓心挖出半徑R的圓孔，再以圓周上任一點為支點置於實驗支架上轉動。
- 觀察兩個長方形的物體，分別以長、短邊為支點置於實驗支架轉動，其週期是否相同？
- 不規則形狀的物體，任取兩個點置於實驗支架轉動，其週期是否相同？
×演示實驗
原理思考
對於同一個物體為何擺長改變但是其週期並未改變？
×原理探究
實驗中的物體為複擺(Physical Pendulum)，其週期為
其中Ｉ為轉動慣量，M為複擺質量，R為轉軸到質心的距離。
運用平行軸定理可知 ，若繞通過質心的轉軸O 的轉動慣量為
由原理的說明可知，若以質心為圓心挖出半徑R的圓孔，再以圓周上任一點為支點轉動，其轉動慣量都是一樣的，因為轉動慣量一樣的緣故，其擺動週期亦會相同。因此若測量以圓周任一點為支點作小擺動的週期均相同。另外，也可以先測得週期後，再由上述理論求出複擺的轉動慣量。
討論
實驗支架的角度是否越小越好(減少摩擦力)？
×討論探究
實驗支架的角度理論上是越小越好，但是過小的角度時，複擺擺動時會有動現象；其角度視支架及複擺的材料而定。
關於實驗
- 本實驗於2009全國物理教學及示範研討會中發表。
- 論文壁報內容如附件。
- 可同本網站中的單擺與複擺做比較。
參考資料
Bruce Denardo, “Demonstration of the Parallel-Axis Theory,” Phys.Teach. 36, 56-57 (1998).
製作
v.1李明駿
指導老師
慶琪老師
撰稿
李明駿
