圓環轉動慣量推導:
在圓環內取一半徑爲 r,寬度 dr 的圓環,其質量爲 dm = m/(π R2^2 - π R1^2) * 2 π r dr
對透過圓心垂直於圓平面軸的轉動慣量爲 dJ = dm r^2 = m/(π R2^2 - π R1^2) * 2 π r^3 dr
轉動慣量爲 J = ∫dJ
= ∫(R1→R2) m/(π R2^2 - π R1^2) * 2 π r^3 dr
= 1/2 m (R2^2 - R1^2)
轉動慣量在旋轉動力學中的角色相當於線性動力學中的質量,可形式地理解爲一個物體對於旋轉運動的慣性,用於建立角動量、角速度、力矩和角加速度等數個量之間的關係。
擴展資料
其量值取決於物體的形狀、質量分佈及轉軸的位置。剛體的轉動慣量有着重要的物理意義,在科學實驗、工程技術、航天、電力、機械、儀表等工業領域也是一個重要參量。電磁系儀表的指示系統,因線圈的轉動慣量不同,可分別用於測量微小電流(檢流計)或電量(衝擊電流計)。在發動機葉片、飛輪、陀螺以及人造衛星的外形設計上,精確地測定轉動慣量,都是十分必要的。
轉動慣量只決定於剛體的形狀、質量分佈和轉軸的位置,而同剛體繞軸的轉動狀態(如角速度的大小)無關。形狀規則的勻質剛體,其轉動慣量可直接用公式計算得到。