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[!--downpath--]轉(zhuǎn)動力矩估算公式
I=mr2
在精典熱學(xué)中理論力學(xué)常見轉(zhuǎn)動慣量,轉(zhuǎn)動力矩(又稱質(zhì)量慣性矩,簡稱慣距)一般以I或J表示,SI單位為kg·m2。對于一個質(zhì)點,I=mr2,其中m是其質(zhì)量,r是質(zhì)點和轉(zhuǎn)軸的垂直距離。
轉(zhuǎn)動力矩的涵義
轉(zhuǎn)動力矩是質(zhì)心繞軸轉(zhuǎn)動時慣性(回轉(zhuǎn)物體保持其勻速圓周運動或靜止的特點)的量度,用字母I或J表示。轉(zhuǎn)動力矩在旋轉(zhuǎn)動力學(xué)中的角色相當(dāng)于線性動力學(xué)中的質(zhì)量,可方式地理解為一個物體對于旋轉(zhuǎn)運動的慣性,用于構(gòu)建角動量、角速率、力矩和角加速度等數(shù)個量之間的關(guān)系。
轉(zhuǎn)動力矩只決定于質(zhì)心的形狀、質(zhì)量分布和轉(zhuǎn)軸的位置,而同質(zhì)心繞軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)(如角速率的大小)無關(guān)。形狀規(guī)則的勻質(zhì)質(zhì)心理論力學(xué)常見轉(zhuǎn)動慣量,其轉(zhuǎn)動力矩可直接用公式估算得到。而對于不規(guī)則質(zhì)心或非均質(zhì)質(zhì)心的轉(zhuǎn)動力矩,通常通過實驗的方式來進行測定,因此實驗方式就變得非常重要。轉(zhuǎn)動力矩應(yīng)用于質(zhì)心各類運動的動力學(xué)估算中。
轉(zhuǎn)動力矩估算公式
對于細桿
當(dāng)回轉(zhuǎn)軸過桿的中點(剛體)并垂直于桿時I=mL2/I2;其中m是桿的質(zhì)量,L是桿的厚度。當(dāng)回轉(zhuǎn)軸過桿的端點并垂直于桿時I=mL2/3;其中m是桿的質(zhì)量,L是桿的厚度。
對于圓錐體
當(dāng)回轉(zhuǎn)軸是圓錐體軸線時I=mr2/2;其中m是圓錐體的質(zhì)量,r是圓錐體的直徑。
對于細圓環(huán)
當(dāng)回轉(zhuǎn)軸通過環(huán)心且與環(huán)面垂直時,I=mR2;當(dāng)回轉(zhuǎn)軸通過環(huán)邊沿且與環(huán)面垂直時,I=2mR2;I=mR2/2沿環(huán)的某一半徑;R為其直徑。
對于六面體
當(dāng)回轉(zhuǎn)軸為其中心軸時,I=mL2/6;當(dāng)回轉(zhuǎn)軸為其棱邊時I=2mL2/3;當(dāng)回轉(zhuǎn)軸為其體對角線時,I=3mL2/16;L為六面體周長。
對于實心圓球
當(dāng)回轉(zhuǎn)軸為圓球的中心軸時,I=2mR2/5;當(dāng)回轉(zhuǎn)軸為圓球的切線時,I=7mR2/5;R為圓球直徑。
轉(zhuǎn)動力矩的來歷
大家都了解動能E=(1/2)mv2,但是動能的實際數(shù)學(xué)意義是:物體相對某個系統(tǒng)(選取一個參考系)運動的實際能量,(P勢能實際意義則是物體相對某個系統(tǒng)運動的可能轉(zhuǎn)化為運動的實際能量的大小)。
E=(1/2)mv2
把v=wr代入上式(w是角速率,r是直徑,在這兒對任何物體來說是把物體微分化分為個質(zhì)點,質(zhì)點與運動整體的重心的距離為r,而再把不同質(zhì)點積分化獲得實際等效的r)
獲得E=(1/2)m(wr)2
由于某一個對象物體在運動當(dāng)中的本身屬性m和r都是不變的,因而把關(guān)于m、r的變量用一個變量K取代,
K=mr2
獲得E=(1/2)Kw2
K便是轉(zhuǎn)動力矩,剖析實際狀況中的作用相當(dāng)于牛頓運動平動剖析中的質(zhì)量的作用,都是通常不輕松變的量。