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请问转动惯量的公式是?如题,转动惯量的公式是?

转动惯量(Moment of Inertia)是刚体绕轴转动时惯性(回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性)的量度,用字母 IIJJ 表示。对于不同形状和质量分布的刚体,转动惯量的计算公式有所不同:

离散质点系

对于由多个离散质点组成的系统,转动惯量的计算公式为:
I=i=1nmiri2I = \sum_{i = 1}^{n}m_ir_i^2
其中 mim_i 是第 ii 个质点的质量, rir_i 是第 ii 个质点到转轴的垂直距离, nn 是质点的总数。

连续分布刚体

对于质量连续分布的刚体,需要通过积分来计算转动惯量,基本公式为:
I=r2dmI=\int r^{2}dm
在实际应用中,根据刚体的形状和质量分布情况,选择合适的坐标系进行积分运算。例如:

细棒:质量为 mm,长度为 LL

绕通过棒的中心且垂直于棒的轴转动,转动惯量 I=112mL2I = \frac{1}{12}mL^{2}

绕通过棒一端且垂直于棒的轴转动,转动惯量 I=13mL2I = \frac{1}{3}mL^{2}

 

圆盘:质量为 mm,半径为 RR

绕通过圆心且垂直于盘面的轴转动,转动惯量 I=12mR2I = \frac{1}{2}mR^{2}

绕通过圆盘边缘且垂直于盘面的轴转动,转动惯量 I=32mR2I = \frac{3}{2}mR^{2}

 

球体:质量为 mm,半径为 RR

绕通过球心的轴转动,转动惯量 I=25mR2I = \frac{2}{5}mR^{2}

绕通过球体边缘的轴转动,转动惯量 I=75mR2I = \frac{7}{5}mR^{2}