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。转动惯量在旋转动力学中的角相当于线性动力学中的质量,可形式地理解为一个物体对于旋转运动的惯性,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。 转动惯量:I= r2dm其中r为转动半径,m为刚体质量(微积分公式)
力矩:M=Jβ,其中M是扭转力矩,J是转动惯量,β是角加速度
对于细杆
当回转轴过杆的中点(质心)并垂直于杆时
仪器分析论文;
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
;
其中m是杆的质量,L是杆的长度。
对于圆柱体
虞德海
当回转轴是圆柱体轴线时
;
其中m是圆柱体的质量,r是圆柱体的半径。
对于细圆环
当回转轴通过环心且与环面垂直时,
;
当回转轴通过环边缘且与环面垂直时,
;
沿环的某一直径,;
R为其半径。
对于薄圆盘
当回转轴通过中心与盘面垂直时,
;
当回转轴通过边缘与盘面垂直时,
;
R为其半径。
对于空心圆柱
当回转轴为对称轴时,
。
(注意这里是加号不是减号,容易记错。可以代入王文澜
的极端情况进行验证,此时圆柱退化为柱面。)
R1和R2分别为其内外半径。
对于球壳
imperator fla
当回转轴为中心轴时,
;
当回转轴为球壳的切线时,
;
瑶山R为球壳半径。
对于实心球体
当回转轴为球体的中心轴时,
;
当回转轴为球体的切线时,
;
R为球体半径。
对于立方体
当回转轴为其中心轴时,
;
当回转轴为其棱边时,
;
当回转轴为其体对角线时,
;
L为立方体边长。
对于长方体
当回转轴为其中心轴时
,式中l
1和l
2
是与转轴垂直的长方形的两条边长。
例题
已知:一个直径是80的轴,长度为500,材料是钢材。计算一下,当在0.1秒内使它达到500转/分的速度时所需要的力矩?
分析:知道轴的直径和长度,以及材料,我们可以查到钢材的密度,进而计算出这个轴的质量m,由公式ρ=m/v可以推出m=ρv=ρπr²L.
根据在0.1秒达到500转/分的角速度,我们可以算出轴的角加速度β=△ω/△t=东南劲爆音乐榜
(2π×500rad/min)/0.1s
电机轴我们可以认为是圆柱体过轴线,所以J=mr²/2。
所以M=Jβ
=(mr²/2)(△ω/△t)
=ρπr^2hr²/2△ω/△t
=7.8×10³ ×3.14× 0.04²×0.5×0.04²/2 ×500×2π/60/0.1
=8.203145
单位kg·m²/s²=N·m