轉動慣量是度量物體什麼的物理量,它與什麼因素有關

2021-03-04 05:46:20 字數 5214 閱讀 8912

1樓:pasirris白沙

1、質量是慣性的量度:

質量越大,改變物質的運動狀態就越難。

說明:這裡的改變運動狀態,

只是指從靜止到運動,或從運動到靜止;

或從勻速到加速,或從加速到勻速;、、、

但是沒有涉及到轉動。

.2、轉動慣量,

a、不但跟運動物體的質量有關,

b、還與質量的分布有關;

c、更與轉動軸的位置有關。

轉動慣量越大,要改變物體的轉動狀態就越難。

包括:指從靜止到轉動,或從轉動到靜止;

或從勻速率轉動到加速轉動,或從加速到勻速率轉動;、、、..

轉動慣量是什麼

2樓:sky詩歌風格

趣味科學:轉動慣量是什麼?看了這個你就知道了!

3樓:匿名使用者

是剛體繞軸轉動時慣性(迴轉物體保持其勻速圓周運動或靜止的特性)的量度。

在經典力學中,轉動慣量(又稱質量慣性矩,簡稱慣距)通常以i 或j表示,si 單位為 kg·m²。

轉動慣量在旋轉動力學中的角色相當於線性動力學中的質量,可形式地理解為乙個物體對於旋轉運動的慣性,用於建立角動量、角速度、力矩和角加速度等數個量之間的關係。

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1、平行軸定理

平行軸定理:設剛體質量為m ,繞通過質心轉軸的轉動慣量為ic,將此軸朝任何方向平行移動乙個距離d,則繞新軸的轉動慣量i為:i=ic+md²,這個定理稱為平行軸定理。

乙個物體以角速度ω繞固定軸z軸的轉動同樣可以視為以同樣的角速度繞平行於z軸且通過質心的固定軸的轉動。也就是說,繞z軸的轉動等同於繞過質心的平行軸的轉動與質心的轉動的疊加。

利用平行軸定理可知,在一組平行的轉軸對應的轉動慣量中,過質心的軸對應的轉動慣量最小。

2、垂直軸定理

垂直軸定理:乙個平面剛體薄板對於垂直它的平面的軸的轉動慣量,等於繞平面內與垂直軸相交的任意兩正交軸的轉動慣量之和。

表示式:iz=ix+iy,式中ix,iy,iz分別代表剛體對x,y,z三軸的轉動慣量.

對於非平面薄板狀的剛體,亦有如下垂直軸定理成立:

利用垂直軸定理可對一些剛體對一特定軸的轉動慣量進行較簡便的計算.

剛體對一軸的轉動慣量,

可折算成質量等於剛體質量的單個質點對該軸所形成的轉動慣量。由此折算所得的質點到轉軸的距離 ,稱為剛體繞該軸的迴轉半徑κ,其公式為i=mk²,式中m為剛體質量;i為轉動慣量。

4樓:**頁

其實前面幾樓說的都不錯,但是我想再從另乙個角度解釋一下轉動慣量:

先說轉動慣量的由來,先從動能說起大家都知道動能e=(1/2)mv¬2,而且動能的實際物理意義是:物體相對某個系統(選定乙個參考系)運動的實際能量,(p勢能實際意義則是物體相對某個系統運動的可能轉化為運動的實際能量的大小)。

e=(1/2)mv¬2 (v¬2為v的2次方)

把v=wr代入上式 (w是角速度,r是半徑,在這裡對任何物體來說是把物體微分化分為無數個質點,質點與運動整體的重心的距離為r,而再把不同質點積分化得到實際等效的r)

得到e=(1/2)m(wr)¬2

由於某乙個物件物體在運動當中的本身屬性m和r都是不變的,所以把關於m、r的變數用乙個變數k代替,

k=mr¬2

得到e=(1/2)kw¬2

k就是轉動慣量,分析實際情況中的作用相當於牛頓運動平動分析中的質量的作用,都是一般不輕易變的量。

這樣分析乙個轉動問題就可以用能量的角度分析了,而不必拘泥於只從純運動角度分析轉動問題。

為什麼變換一下公式就可以從能量角度分析轉動問題呢?

1、e=(1/2)kw¬2本身代表研究物件的運動能量

2、之所以用e=(1/2)mv¬2不好分析轉動物體的問題,是因為其中不包含轉動物體的任何轉動資訊。

3、e=(1/2)mv¬2除了不包含轉動資訊,而且還不包含體現區域性運動的資訊,因為裡面的速度v只代表那個物體的質心運動情況。

4、e=(1/2)kw¬2之所以利於分析,是因為包含了乙個物體的所有轉動資訊,因為轉動慣量k=mr¬2本身就是一種積分得到的數,更細一些講就是

綜合了轉動物體的轉動不變的資訊的等效結果k=∑ mr¬2 (這裡的k和上樓的j一樣)

所以,就是因為發現了轉動慣量,從能量的角度分析轉動問題,就有了價值。

5樓:匿名使用者

轉動慣量定義為:j=∑ mi*ri^2 (1)式中mi表示剛體的某個質點的質量,ri表示該質點到轉軸的垂直距離。

轉動慣量是表徵剛體轉動慣性大小的物理量,它與剛體的質量、質量相對於轉軸的分布有關。

剛體的轉動慣量是由質量、質量分布、轉軸位置三個因素決定的。 (2) 同一剛體對不同轉軸的轉動不同,凡是提到轉動慣量,必須指明它是對哪個軸的才有意義。

6樓:匿名使用者

moment of inertia

剛體繞軸轉動慣性的度量。其數值為i=δmiri2或i=,式中ri為組成剛體的質量微元δmi(或dm)到轉軸的垂直距離;求和號(或積分號)遍及整個剛體。轉動慣量只決定於剛體的形狀、質量分布和轉軸的位置,而同剛體繞軸的轉動狀態(如角速度的大小)無關。

規則形狀的均質剛體,其轉動慣量可直接計得。不規則剛體或非均質剛體的轉動慣量,一般用實驗法測定。轉動慣量應用於剛體各種運動的動力學計算中。

描述剛體繞互相平行諸轉軸的轉動慣量之間的關係,有如下的平行軸定理:剛體對一軸的轉動慣量,等於該剛體對同此軸平行並通過質心之軸的轉動慣量加上該剛體的質量同兩軸間距離平方的乘積。由於和式的第二項恆大於零,因此剛體繞過質量中心之軸的轉動慣量是繞該束平行軸諸轉動慣量中的最小者。

剛體對一軸的轉動慣量,可折算成質量等於剛體質量的單個質點對該軸所形成的轉動慣量。由此折算所得的質點到轉軸的距離 ,稱為剛體繞該軸的迴轉半徑κ,其公式為,式中m為剛體質量;i為轉動慣量。

轉動慣量的量綱為l2m,在si單位制中,它的單位是kg·m2。

剛體繞某一點轉動的慣性由更普遍的慣量張量描述。慣量張量是二階對稱張量,它完整地刻畫出剛體繞通過該點任一軸的轉動慣量的大小。

剛體轉動慣量與哪些因素有關

7樓:sweet丶奈何

剛體的轉動慣量與剛體的質量、質量的分布、轉軸的

位置等有關。如對過圓心 且與盤面垂直的軸的轉動慣量而言,形狀大小完全相同的木質圓盤和鐵質圓盤中鐵質的要大一些,質量相同的木質圓盤和木質圓環則是木質圓環的轉動慣量要大。

轉動慣量物理意義是表徵物體轉動時候的慣性的物理量。轉動慣量的大小取決於剛體的密度、幾何形狀及轉軸的位置。對於不同的轉軸,物體的轉動慣量是不同的,過質心軸的轉動慣量最小。

8樓:假的司馬

剛體的轉動慣量是與下列三個因素有關:

1、與剛體的質量有關。 例如半徑相同的兩個圓柱體,而它們的質量不同,顯然,對於相應的轉軸,質量大的轉動慣量也較大;

2、在質量一定的情況下,與質量的分布有關. 例如,質量相同、半徑也相同的圓盤與圓環,二者的質量分布不同,圓環的質量集中分布在邊緣,而圓盤的質量分布在整個圓面上,所以,圓環的轉動慣量較大;

3、還與給定轉軸的位置有關,即同一剛體對於不同的轉軸,其轉動慣量的大小也是不等的. 例如,同一細長杆,對通過其質心且垂直於杆的轉軸和通過其一端且垂直於杆的轉軸,二者的轉動慣量不相同,且後者較大. 這是由於轉軸的位置不同,從而也就影響了轉動慣量的大小。

知識點延伸:

剛體的轉動慣量的三要素:剛體的總質量、剛體的質量分布情況、轉軸的位置。

9樓:

轉動慣量的單位:

kg·m2 剛體的轉動慣量與以下三個因素有關:

(1)與剛體的體密度有關.

(2)與剛體的幾何形狀及體密度的分布有關.(3)與轉軸的位置有關.

10樓:匿名使用者

轉動慣量是剛體轉動中慣性大小的量度。它取決於剛體的總質量、質量分布、形狀大小和轉軸位置。對於形狀簡單,質量均勻分布的剛體,可以通過數學方法計算出它繞特定轉軸的轉動慣量。

但對於形狀比較複雜,或質量分布不均勻的剛體,用數學方法計算其轉動慣量是非常困難的,因而大多採用實驗方法來測定。

轉動慣量的測定,在涉及剛體轉動的機電製造、航空、航天、航海、軍工等工程技術和科學研究中具有十分重要的意義。測定轉動慣量常採用扭擺法或恆力矩轉動法,本實驗採用恆力矩轉動法測定轉動慣量。

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如果乙個平板剛體可分割成若干個自相似於其本身的小平板剛體,則剛體平板通過質心的垂直軸的轉動慣量可借助標度變換等對稱操作手段配合平行軸定理加以求解,也可借助量綱理論配合平行軸定理加以求解,從而避免繁複的積分運算。

剛體的轉動慣量一般用積分法計算或扭擺法測定。其中可用公式直接計算的剛體諸如直棒、圓盤、長方形平板、球體、圓柱體等等這類具有簡單形狀和足夠對稱性的剛體,為數不多。而對那些不對稱或對稱性較低的剛體,直接積分法顯得相當繁難。

11樓:

3.5 剛體的轉動慣量與哪些因素有關?請舉例說明。

解:剛體的轉動慣量與剛體的質量、質量的分布、轉軸的位置等有關。如對過圓心 且與盤面垂直的軸的轉動慣量而言,形狀大小完全相同的木質圓盤和鐵質圓盤中鐵 質的要大一些,質量相同的木質圓盤和木質圓環則是木質圓環的轉動慣量要大。

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12樓:憶回首一笑

轉動慣量只決定於剛體

的形狀、質量分布和轉軸的位置,而同剛體繞軸的轉動狀態(如角速度的大小)無關。形狀規則的勻質剛體,其轉動慣量可直接用公式計算得到。

而對於不規則剛體或非均質剛體的轉動慣量,一般通過實驗的方法來進行測定,因而實驗方法就顯得十分重要。轉動慣量應用於剛體各種運動的動力學計算中。

轉動慣量的表示式為

若剛體的質量是連續分布的,則轉動慣量的計算公式可寫成

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轉動慣量的相關定理

平行軸定理

平行軸定理:設剛體質量為m,繞通過質心轉軸的轉動慣量為ic,,將此軸朝任何方向平行移動乙個距離d,則繞新軸的轉動慣量為:

這個定理稱為平行軸定理。

垂直軸定理

垂直軸定理:乙個平面剛體薄板對於垂直它的平面的軸的轉動慣量,等於繞平面內與垂直軸相交的任意兩正交軸的轉動慣量之和。

表示式:

除以上兩定理外,常用的還有伸展定則。伸展定則闡明,如果將乙個物體的任何一點,平行地沿著一支直軸作任意大小的位移,則此物體對此軸的轉動慣量不變。可以想像,將乙個物體,平行於直軸地,往兩端拉開。

在物體伸展的同時,保持物體任何一點離直軸的垂直距離不變,則伸展定則闡明此物體對此軸的轉動慣量不變。伸展定則通過轉動慣量的定義式就可以簡單得到。

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