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I或J表示。在经典力学中,转动惯量(又称质量惯性矩,简称惯距)通常以I或J表示,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。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I或J表示。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,可形象地理解为一个物体对于旋转运动的惯性。
基本简介
刚体的转动惯量是描述刚体转动惯量大小的物理量转动惯量不仅取决于刚体的总质量,还与刚体的形状质量分布以及转轴位置有关,对于质量分布均匀,具有规则几何图形的缸体可以通过数学的方法计算出它绕给定转动轴的转动惯量,对于质量分布不均匀,没有规则几何形状的刚体通常采用实验的方法来进行测定,在生物医学工程方面,利用转动惯量混合或分离混合液具有十分重要的意义/n
测定方法
测定刚体转动惯量的方法很多,常用的有三线摆、扭摆、复摆等。本实验采用的是三线摆,是通过扭转运动测定物体的转动惯量,其特点是无力图像清楚、操作简便易行、适合各种形状的物体,如机械零件、电机转子、枪炮弹丸、电风扇的风叶等的转动惯量都可用三线摆测定。这种实验方法在理论和技术上有一定的实际意义本实验的目的就是要求学生掌握用三线摆测定物体转动惯量的方法,并验证转动惯量的平行轴定理。
动力学公式
上面给出的是转动惯量的定义和计算公式。下面给出一些(定轴转动的)刚体动力学公式。
角加速度与合外力矩的关系:
式中M为合外力矩,β为角加速度。可以看出这个式子与牛顿第二定律具有类似的形式。
角动量:
刚体的定轴转动动能:
注意这只是刚体绕定轴的转动动能,其总动能应该再加上质心平动动能。由这一公式,可以从能量的角度分析刚体动力学的问题。
该文章由作者:【徐湘涵】发布,本站仅提供存储、如有版权、错误、违法等相关信息请联系,本站会在1个工作日内进行整改,谢谢!