轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是大學(xué)物理中一個(gè)十分重要的知識(shí)點(diǎn)。下面是由出國(guó)留學(xué)網(wǎng)編輯為大家整理的“轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的定義以及計(jì)算公式”,僅供參考,歡迎大家閱讀本文。
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(Moment of Inertia),又稱質(zhì)量慣性矩,簡(jiǎn)稱慣距,是經(jīng)典力學(xué)中物體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性的量度,常用用字母I或J表示。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的SI單位為kg·m2。對(duì)于一個(gè)質(zhì)點(diǎn),I=mr2,其中,m是其質(zhì)量,r是質(zhì)點(diǎn)和轉(zhuǎn)軸的垂直距離。
和線性動(dòng)力學(xué)中的質(zhì)量相類似,在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)中,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的角色相當(dāng)于物體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的慣性,可用于建立角動(dòng)量、角速度、力矩和角加速度等數(shù)個(gè)量之間的關(guān)系。
對(duì)于規(guī)則物體,其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以按照相應(yīng)公式直接計(jì)算;對(duì)于外形復(fù)雜和質(zhì)量分布不均的物體,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定。實(shí)驗(yàn)室中最常見(jiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試方法為三線擺法。
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算公式
1、對(duì)于細(xì)桿:
當(dāng)回轉(zhuǎn)軸過(guò)桿的中點(diǎn)(質(zhì)心)并垂直于桿時(shí)I=mL2/I2;其中m是桿的質(zhì)量,L是桿的長(zhǎng)度。當(dāng)回轉(zhuǎn)軸過(guò)桿的端點(diǎn)并垂直于桿時(shí)I=mL2/3;其中m是桿的質(zhì)量,L是桿的長(zhǎng)度。
2、對(duì)于圓柱體:
當(dāng)回轉(zhuǎn)軸是圓柱體軸線時(shí)I=mr2/2;其中m是圓柱體的質(zhì)量,r是圓柱體的半徑。
3、對(duì)于細(xì)圓環(huán):
當(dāng)回轉(zhuǎn)軸通過(guò)環(huán)心且與環(huán)面垂直時(shí),I=mR2;當(dāng)回轉(zhuǎn)軸通過(guò)環(huán)邊緣且與環(huán)面垂直時(shí),I=2mR2;I=mR2/2沿環(huán)的某一直徑;R為其半徑。
4、對(duì)于立方體:
當(dāng)回轉(zhuǎn)軸為其中心軸時(shí),I=mL2/6;當(dāng)回轉(zhuǎn)軸為其棱邊時(shí)I=2mL2/3;當(dāng)回轉(zhuǎn)軸為其體對(duì)角線時(shí),I=3mL2/16;L為立方體邊長(zhǎng)。
5、對(duì)于實(shí)心球體:
當(dāng)回轉(zhuǎn)軸為球體的中心軸時(shí),I=2mR2/5;當(dāng)回轉(zhuǎn)軸為球體的切線時(shí),I=7mR2/5;R為球體半徑。