杆的轉動慣量怎麼計算?
轉動慣量怎麼求???
您好 對於細杆
當迴轉軸過杆的中點並垂直於杆時;J=m(L^2)/12
其中m是杆的質量,L是杆的長度。
當迴轉軸過杆的端點並垂直於杆時:J=m(L^2)/3
其中m是杆的質量,L是杆的長度。
對於圓柱體
當迴轉軸是圓柱體軸線時;J=m(r^2)/2
其中m是圓柱體的質量,r是圓柱體的半徑。
對於細圓環
當迴轉軸通過中心與環面垂直時,J=mR^2;
當迴轉軸通過邊緣與環面垂直時,J=2mR^2;
R為其半徑
對於薄圓盤
當迴轉軸通過中心與盤面垂直時,J=﹙1/2﹚mR^2;
當迴轉軸通過邊緣與盤面垂直時,J=﹙3/2﹚mR^2;
R為其半徑
對於空心圓柱
當迴轉軸為對稱軸時,J=﹙1/2﹚m[(R1)^2+(R2)^2];
R1和R2分別為其內外半徑。
對於球殼
當迴轉軸為中心軸時,J=﹙2/3﹚mR^2;
當迴轉軸為球殼的切線時,J=﹙5/3﹚mR^2;
R為球殼半徑。
對於實心球體
當迴轉軸為球體的中心軸時,J=﹙2/5﹚mR^2;
當迴轉軸為球體的切線時,J=﹙7/5﹚mR^2;
R為球體半徑
對於立方體
當迴轉軸為其中心軸時,J=﹙1/6﹚mL^2;
當迴轉軸為其稜邊時,J=﹙2/3﹚mL^2;
當迴轉軸為其體對角線時,J=(3/16)mL^2;
L為立方體邊長。
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只知道轉動慣量的計算方式而不能使用是沒有意義的。下面給出一些(繞定軸轉動時)的剛體動力學公式。
角加速度與合外力矩的關係:
角加速度與合外力矩
式中M為合外力矩,β為角加速度。可以看出這個式子與牛頓第二定律是對應的。 角動量:
角動量
剛體的定軸轉動動能:
轉動動能
注意這只是剛體繞定軸的轉動動能,其總動能應該再加上質心動能。
只用E=(1/2)mv^2不好分析轉動剛體的問題,是因為其中不包含剛體的任何轉動信息,裡面的速度v只代表剛體的質心運動情況。由這一公式,可以從能量的角度分析剛體動力學的問題。
轉動慣量(Moment of Inertia)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,用字母I或J表示。其量值取決於物體的形狀、質量分佈及轉軸的位置。轉動慣量只決定於剛體的形狀、質量分佈和轉軸的位置,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。轉動慣量的表達式為I=∑ mi*ri^2,若剛體的質量是連續分佈的,則轉動慣量的計算公式可寫成I=∫r^2dm=∫r^2ρdV(式中mi表示剛體的某個質元的質量,ri表示該質元到轉軸的垂直距離,ρ表示該處的密度,求和號(或積分號)遍及整個剛體。)轉動慣量的量綱為L^2M,在SI單位制中,它的單位是kg·m^2。
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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一個距離d,則繞新軸的轉動慣量I為:
I=Ic+md^2
這個定理稱為平行軸定理。
一個物體以角速度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
垂直軸定理
垂直軸定理:一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。
垂直軸定理
表達式: Iz=I......
豎直杆繞一定點轉動的轉動慣量
如果轉軸是過杆子一個端點的,則轉動慣量為1/3ml^2,如果轉軸是過杆子中心的,則轉動慣量為1/12Ml^2,。如果轉軸在其他位置,可以通過平行軸定理計算出來。具體的計算過程如下圖,
細棒(轉動軸通過中心與棒垂直)轉動慣量的計算
設:細杆長L (不用小寫是好區分細杆長度常量,和積分變量)
積分:
細杆的線密度為:m/L
距離轉軸重心l的任意dl的轉動慣量為:dJ=l^2dm=ml^2dl/L
積分:J=(ml2^3/3)*(m/L)-(ml1^3/3)*(m/L) [l1,l2]為積分區間
上式可以看作轉軸垂直細杆軸線的萬能公式。
當轉軸位於中心時,積分區間為: [-L/2,L/2]
則有:J=mL^3/24L+mL^3/24L==mL^3/12
當轉軸位於一端時,積分區間為: [0,L]
則有:J=mL^3/3L-0=mL^2/3
負載的轉動慣量怎樣計算?公式?
呵呵,好久沒有來看看了。
首先要準確的計算負載的轉動慣量必須要確定負載的質心點,或者換據話說必須要了解物體的形狀,材質,才能確定計算公式。
舉例,如果是球體,那麼J=2m(R平方)/5
如果粗略的估算,我可以進一步提供一些建議給你。
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