Момент инерции

Моментом инерции системы (тела) относительно оси вращения называется физическая величина, равная сумме произведений масс n материальных точек системы на квадраты их расстояний до рассматриваемой оси:

. (4.5)

В случае непрерывного распределения масс эта сумма сводится к интегралу

, (4.6)

где интегрирование производится по всему объему тела. Величина r в этом случае есть функция положения точки с координатами х, у, z.

В качестве примера найдем момент инерции однородного сплошного цилиндра высотой h и радиусом R относительно его геометрической оси (рис. 4.5).

Разобьем цилиндр на отдельные полые концентрические цилиндры бесконечно малой толщины dr с внутренним радиусом r и внешним r + dr. Момент инерции каждого полого цилиндра (так как dr << r, то считаем, что расстояние всех точек цилиндра от оси равно r), где dm – масса всего элементарного цилиндра; его объем dr. Если – плотность материала, то и . Тогда момент инерции сплошного цилиндра

,

но так как – объем цилиндра, то его масса , а момент инерции

.

Если известен момент инерции тела относительно оси, проходящей через его центр масс, то момент инерции относительно любой другой параллельной оси определяется теоремой Штейнера: момент инерции тела I относительно любой оси вращения О равен моменту его инерции IC относительно параллельной оси, проходящей через центр масс С тела, сложенному с произведением массы m тела на квадрат расстояния a2 между осями:

I = IC + ma2. (4.7)

Приведем значения моментов инерции (табл. 1) для некоторых тел (тела считаются однородными, m – масса тела).


 

Таблица 1
Тело Положение оси вращения Момент инерции
Полый тонкостенный цилиндр радиусом R Ось симметрии mR2
Сплошной цилиндр или диск радиусом R То же (1/2)mR2
Прямой тонкий стержень длиной l Ось перпендикулярна стержню и проходит через его середину (1/12) ml2
Прямой тонкий стержень длиной l Ось перпендикулярна стержню и проходит через его конец (1/3) ml2
Шар радиусом R Ось проходит через центр шара (2/5) mR2

 








Дата добавления: 2015-06-17; просмотров: 932;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.006 сек.