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转动惯量是大学物理中一个十分重要的知识点。下面是由留学群编辑为大家整理的“转动惯量的定义以及计算公式”,仅供参考,欢迎大家阅读本文。
转动惯量
转动惯量(Moment of Inertia),又称质量惯性矩,简称惯距,是经典力学中物体绕轴转动时惯性的量度,常用用字母I或J表示。转动惯量的SI单位为kg·m²。对于一个质点,I=mr²,其中,m是其质量,r是质点和转轴的垂直距离。
和线性动力学中的质量相类似,在旋转动力学中,转动惯量的角色相当于物体旋转运动的惯性,可用于建立角动量、角速度、力矩和角加速度等数个量之间的关系。
对于规则物体,其转动惯量可以按照相应公式直接计算;对于外形复杂和质量分布不均的物体,转动惯量可通过实验方法来测定。实验室中最常见的转动惯量测试方法为三线摆法。
转动惯量计算公式
1、对于细杆:
当回转轴过杆的中点(质心)并垂直于杆时I=mL²/I²;其中m是杆的质量,L是杆的长度。当回转轴过杆的端点并垂直于杆时I=mL²/3;其中m是杆的质量,L是杆的长度。
2、对于圆柱体:
当回转轴是圆柱体轴线时I=mr²/2;其中m是圆柱体的质量,r是圆柱体的半径。
3、对于细圆环:
当回转轴通过环心且与环面垂直时,I=mR²;当回转轴通过环边缘且与环面垂直时,I=2mR²;I=mR²/2沿环的某一直径;R为其半径。
4、对于立方体:
当回转轴为其中心轴时,I=mL²/6;当回转轴为其棱边时I=2mL²/3;当回转轴为其体对角线时,I=3mL²/16;L为立方体边长。
5、对于实心球体:
当回转轴为球体的中心轴时,I=2mR²/5;当回转轴为球体的切线时,I=7mR²/5;R为球体半径。
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转动惯量公式考生听过吗?指的又是什么呢?不清楚的考生赶紧看过来。下面由留学群小编为你精心准备了“转动惯量公式指的是什么?”,持续关注本站将可以持续获取更多的考试资讯!
转动惯量公式指的是什么?
转动惯量公式为I=mr²。其中m是其质量,r是质点和转轴的垂直距离。转动惯量在旋转动力学中的角色相当于线性动力学中的质量,可以形式地理解为一个物体对于旋转运动的惯性,用以创建角动量、角速度、扭矩和角加速度等多个量中间的关联。
1、对于细杆:
当回转轴过杆的中点(质心)并垂直于杆时,I=mL^2/12。
当回转轴过杆的端点并垂直于杆时,I=mL^2/3。
其中m是杆的质量,L是杆的长度。
2、对于圆柱体:
当回转轴是圆柱体轴线时,I=1/2mr^2。
其中m是圆柱体的质量,r是圆柱体的半径。
3、对于细圆环:
当回转轴通过环心且与环面垂直时,I=mR^2。
当回转轴通过环边缘且与环面垂直时,I=2mR^2。
当回转轴沿环的某一直径时,I=1/2mR^2。
其中m是细圆环的质量,R是细圆环的半径。 4、对于薄圆盘:
当回转轴通过中心与盘面垂直时,I=1/2mR^2。
当回转轴通过边缘与盘面垂直时,I=3/2mR^2。
其中m是薄圆盘的质量,R是薄圆盘的半径。
5、对于立方体:
当回转轴为立方体的中心轴时,I=1/6mL^2。
当回转轴为立方体的棱边时,I=2/3mL^2。
当回转轴为立方体的体对角线时,I=1/6mL^2。
其中m是立方体的质量,L是立方体的边长。
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转动惯量实验
1、测定仪器常数
恰当选择测量仪器和用具,减小测量不确定度。自拟实验步骤,确保三线摆的上、下圆盘的水平,使仪器达到最佳测量状态。
2、测量下圆盘的转动惯量 ,并计算其不确定度。
转动三线摆上方的小圆盘,使其绕自身轴转一角度α,借助线的张力使下圆盘作扭摆运动,而避免产生左右晃动。自己拟定测 的方法,使周期的测量不确定度小于其它测量量的不确定度。利用式,求出 ,并推导出不确定度传递公式,计算的不确定度。
3、测量圆环的转动惯量
在下圆盘上放上待测圆环,注意使圆环的质心恰好在转动轴上,测量系统的转动惯量。测量圆环的质量和内、外直径 。利用式求出圆环的转动惯量 。并与理论值进行比较,求出相对误差。
4、验证平行轴定理
将质量和形状尺寸相同的两金属圆柱重叠起来放在下圆盘上,注意使质心与下圆盘的质心重合。测量转动轴通过圆柱质心时,系统的转动惯量 。然后将两圆柱对称地置于下圆盘中心的两侧。测量此时系统的转动惯量 。 测量圆柱质心到中心转轴的距离计算,并与测量值比较。
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