垂直轴定理

✍ dations ◷ 2025-06-09 11:58:20 #刚体,经典力学,动力学

在物理学里,垂直轴定理(也叫“正交轴定理”)可以用来计算一片薄片的转动惯量。思考一个直角座标系,其中两个座标轴都包含与平行于此薄片;如果已知此薄片对于这两个座标轴的转动惯量,则垂直轴定则可以用来计算薄片对于第三个座标轴的转动惯量。

假设OXYZ座标系统的 X-轴与 Y-轴都包含与平行于此薄片,而 Z-轴垂直于薄片的面。 I X {\displaystyle I_{X}\,\!} I Y {\displaystyle I_{Y}\,\!} 分别代表薄片对于 X-轴与 Y-轴的转动惯量.那么,薄片对于 Z-轴的转动惯量为

垂直轴定理、平行轴定理、与伸展定则可以用来计算许多不同形状的物体的转动惯量。

任何实际存在的刚体都有厚度;不可能有零厚度的刚体。参考右图,假设这刚体是一块很薄的薄片,厚度 t {\displaystyle t\,\!} 是均匀的,密度也是均匀的。设定薄片的面与 XY-面共平面。那么,刚体对于 X-轴、Y-轴、与 Z-轴的转动惯量分别为

由于厚度超小于薄片的面尺寸,我们可以忽略 z 2 {\displaystyle z^{2}\,\!} 对于积分的贡献.因此,

所以,

a) 如右图,一个半径为 r {\displaystyle r\,\!} ,质量为 m {\displaystyle m\,\!} 的薄圆盘,对于 Z-轴的转动惯量为

所以,对于X-轴与 Y-轴的转动惯量是

b) 如右图,一个尺寸为 a × b {\displaystyle a\times b\,\!} ,质量为 m {\displaystyle m\,\!} 的长方形薄片,对于 X-轴、Y-轴、与 Z-轴的转动惯量分别为

很明显地,

相关

  • 花柳性淋巴肉芽肿花柳性淋巴肉芽肿,是一种由砂眼披衣菌引起的性病,特别盛行于亚、热带地区。其男性患者远多于女性患者。淋巴肉芽肿症状经过1-3周的潜伏期后,受感染患处(通常是性器官)会出现一个
  • 脊髓性肌萎缩症脊髓性肌肉萎缩症(英语:Spinal muscular atrophy,简写为SMA),是一种遗传性神经疾病。它会造成运动神经元退化、肌肉萎缩,肌肉无力,最终造成死亡。控制肌肉的运动神经里的某种蛋白质
  • 犬呼吸道冠状病毒犬呼吸道冠状病毒(Canine respiratory coronavirus、CRCoV)是乙型冠状病毒属的一种病毒,与牛冠状病毒、人类冠状病毒OC43等感染不同动物的病毒皆属同种乙型冠状病毒1型的不同分
  • 珠晖区珠晖区为湖南省衡阳市市辖区。全境位于湘江东岸,西北面与雁峰区、石鼓区及衡阳县隔江相望,东面和南面分别与衡东县、衡南县接壤,为衡阳市面积最大、人口最多的市辖区;全区总面积
  • 观察研究观察性研究(英语:Empirical Research)是通过直接和间接的观察或经验获得知识的方式(以经验作为证据(英语:empirical evidence))。可以量化或质性分析的经验证据(记录的直接观察或经验
  • 保罗·黑门保罗·黑门(英语:Paul Heyman,1965年9月11日-),是世界摔角娱乐(WWE)职业摔角选手经纪人,也是世界摔角娱乐收购极限冠军摔角后至其解散前,极限冠军摔角的负责人。保罗曾与多位重量级职
  • 宗喀语宗喀语,又译不丹语、宗卡语(宗喀语:རྫོང་ཁ།,威利:,意思是城堡话)是不丹的官方语言。和锡金语关系很密切,与南部藏语卫藏方言较相近,书面语是藏文。
  • 陶德曼陶德曼,全名为奥斯卡·保罗·陶德曼(德语:Oskar Paul Trautmann,1877年5月7日-1950年12月10日),德国外交官,1877年5月7日出生于德国勃兰登堡州施普伦贝格附近的村庄斯特拉多(Stradow),1
  • 海野十三海野十三(1897年12月26日-1949年5月17日),本名佐野昌一,四国德岛市人,日本科幻小说家、推理小说家、科学解说家,创作了大量科幻小说、推理小说和冒险小说,人称“日本科幻小说始祖”,
  • 刘静山刘静山(1913年10月24日-2013年2月4日),圣名若望,原天主教宁夏教区主教,获政府及教廷承认。生于磴口县,十六岁在三盛公小修院修道学习。1935至1942年分别在大同、绥远(今呼和浩特)大修