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轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量,又稱慣性距、慣性矩(俗稱慣性力距、慣性力矩,易與\o"力矩"力矩混淆),通常以I表示,\o"SI"SI單位為kg*m2,可說是一個物體對于旋轉(zhuǎn)運動的\o"慣性"慣性。對于一個\o"質(zhì)點"質(zhì)點,I=mr2,其中m是其\o"質(zhì)量"質(zhì)量,r是質(zhì)點和轉(zhuǎn)軸的垂直距離。對于一個有多個質(zhì)點的系統(tǒng),。若該系統(tǒng)由\o"剛體"剛體組成,可以用無限個質(zhì)點的轉(zhuǎn)動慣量和,即用\o"積分"積分計算其轉(zhuǎn)動慣量。如果一個質(zhì)量為m的物件,以某條經(jīng)過A點的直線為軸,其轉(zhuǎn)動慣量為IA。在空間取點B,使得AB垂直于原本的軸。那么如果以經(jīng)過B、平行于原本的軸的直線為軸,AB的距離為d,則IB=IA+md2。力距在直線運動,F(xiàn)=ma。在旋轉(zhuǎn)運動,則有τ=Iα,其中τ是\o"力矩"力矩,α是\o"角加速度"角加速度。動能一般物件的\o"動能"動能是。將速度v和質(zhì)量m,用轉(zhuǎn)動力學(xué)的定義取代:得出,簡化得。如果一個人坐在一張可轉(zhuǎn)動的椅子,雙手拿重物,張開雙手,轉(zhuǎn)動椅子,然后突然將手縮到胸前,轉(zhuǎn)動的速度將突然增加,因為轉(zhuǎn)動慣量減少了。慣性張量對于三維空間中任意一參考點Q與以此參考點為原點的\o"直角座標系"直角座標系Qxyz,一個剛體的慣性張量是。(1)這里,對角元素、、分別為對于x-軸、y-軸、z-軸的慣性矩。設(shè)定為微小質(zhì)量對于點Q的相對位置。則這些慣性矩,可以精簡地用方程式定義為,,(2)。而非對角元素,稱為慣性積,可以定義為,,(3)。導(dǎo)引圖A如圖A,一個剛體對于質(zhì)心G與以點G為原點的\o"直角座標系"直角座標系Gxyz的角動量定義為。這里,代表微小質(zhì)量在Gxyz座標系的位置,代表微小質(zhì)量的速度。因為速度是角速度叉積位置,所以,因為慣性張量是個\o"實數(shù)"實值的三維\o"對稱矩陣"對稱矩陣,我們可以用對角線化,將慣性積變?yōu)榱?,使慣性張量成為一個\o"對角矩陣"對角矩陣\o""[1]。所得到的三個\o"特征值"特征值必是實值;三個\o"特徵向量"特征向量必定互相\o"正交"正交。我們需要求解。(8)或者,。展開行列式,可以得到一個\o"三次方程"三次方程式。方程式的三個根、、都是正的,實值的特征值。將特征值代入方程式(8),再加上\o"方向餘弦(尚未撰寫)"方向余弦方程式,,我們可以求到特征向量、、。這些特征向量都是剛體的慣量主軸;而這些特征值則分別是剛體對于慣量主軸的主慣性矩。假設(shè)x-軸、y-軸、z-軸分別為一個剛體的慣量主軸,這剛體的主慣性矩分別為、、,角速度是。那么,角動量為。動能剛體的動能可以定義為,這里,是剛體質(zhì)心的速度,是微小質(zhì)量相對于質(zhì)心的速度。在方程式里,等號右邊第一個項目是剛體\o"平移運動"平移運動的動能,第二個項目是剛體\o"旋轉(zhuǎn)運動(尚未撰寫)"旋轉(zhuǎn)運動的動能。由于這旋轉(zhuǎn)運動是繞著質(zhì)心轉(zhuǎn)動的,。這里,是微小質(zhì)量繞著質(zhì)心的角速度,是對于質(zhì)心的相對位置。因此,?;蛘?/p>

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