Что называется моментом инерции?

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Момент инерции — это скалярная физическая величина, которая является мерой инертности тела во вращательном движении. Она показывает, насколько трудно изменить угловую скорость объекта, и аналогична массе в поступательном движении. 1. Физический смысл Если масса тела препятствует изменению его линейной скорости, то момент инерции препятствует изменению его вращения. Величина зависит не только от общей массы объекта, но и от того, как эта масса распределена относительно оси вращения. Чем дальше масса удалена от оси, тем больше момент инерции. 2. Математическое определение Для материальной точки Момент инерции одной точки массой mm, находящейся на расстоянии rr от оси вращения, вычисляется по формуле: I=mr2cap I equals m center dot r squaredДля системы точек Если тело состоит из множества частиц, их моменты инерции суммируются: I=i=1nmiri2cap I equals sum from i equals 1 to n of m sub i center dot r sub i squaredДля сплошного тела Для протяженного объекта расчет производится через интеграл по всему объему тела: I=r2dmcap I equals integral of r squared space d m3. Зависимость от оси (Теорема Штейнера) Момент инерции не является неизменной характеристикой тела (как масса). Он меняется в зависимости от выбранной оси вращения. Если известен момент инерции относительно оси, проходящей через центр масс ( Iccap I sub c), то момент инерции относительно любой параллельной оси ( Icap I) находится по формуле: I=Ic+md2cap I equals cap I sub c plus m center dot d squaredгде dd — расстояние между осями. 4. Моменты инерции некоторых тел (относительно центра масс)

Тело Формула
Тонкий обруч (кольцо) I=mR2cap I equals m center dot cap R squared
Сплошной диск или цилиндр I=12mR2cap I equals one-half m center dot cap R squared
Сплошной шар I=25mR2cap I equals two-fifths m center dot cap R squared
Тонкий стержень (ось через центр) I=112mL2cap I equals 1 over 12 end-fraction m center dot cap L squared

5. Роль в динамике Момент инерции связывает момент силы ( Mcap M) и угловое ускорение ( ϵepsilon) в основном законе динамики вращательного движения: M=Iϵcap M equals cap I center dot epsilonТакже он определяет кинетическую энергию вращающегося тела: Ekin=Iω22cap E sub k i n end-sub equals the fraction with numerator cap I center dot omega squared and denominator 2 end-fraction где ωomega — угловая скорость. Единица измерения в СИ: килограмм-метр в квадрате (кг·м²). Я могу рассчитать момент инерции для конкретной геометрической фигуры или составить таблицу формул для более сложных объектов.

Форма ответа

Ваш аватар