转动惯量是描述物体抵抗角加速度能力的物理量,在刚体动力学中具有重要作用。它的大小取决于物体的质量分布和转轴位置。以下是转动惯量计算的全面介绍:基本概念:转动惯量(I)是刚体绕轴转动时惯性大小的量度,计算公式为I=∫r²dm,其中r为质点到转轴的垂直距离,dm为质量微元。常见形状的转动惯量:1.质点:I=mr²2.细棒(绕中心):I=(1/12)mL²3.细棒(绕端点):I=(1/3)mL²4.圆环(绕中心轴):I=mR²5.实心圆盘(绕中心轴):I=(1/2)mR²6.实心球体(绕直径):I=(2/5)mR²平行轴定理:I=I_cm+md²,其中I_cm为通过质心的转动惯量,d为两平行轴距离。垂直轴定理(薄板):I_z=I_x+I_y转动惯量的应用:-分析刚体转动动力学-计算角动量和动能-工程机械设计-天体运动研究计算方法包括积分法、实验测量法和组合法等。理解转动惯量对解决旋转运动问题至关重要。