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有关定轴转动惯量与惯性积的定理公式

(2015-07-30 08:54:44)
标签:

转动惯量

惯性积

半轴

斜轴

物体

分类: 力学、热学

一、转动惯量的平移定理:

            I=I0+d2m

其中,m为物体质量,I0为通过物体质心的某定轴转动惯量,I为与I0转轴平行且相距d的定轴转动惯量。

 

二、惯性积的平移定理:

         J'xy=Jxy+x1y1m

       J'xz=Jxz+x1z1m

       J'yz=Jyz+y1z1m

其中,JxyJxzJyz为空间直角坐标系原点在物体质心的三个惯性积,J'xyJ'xzJ'yz为将坐标系原点从质心平移到(x1y1z1)的三个惯性积。

 

三、转动惯量的不等式:

        0<I≤ Iy+Iz、 0<I≤ Ix+Iz、 0<I≤ Ix+Iy

其中,Ix、Iy、Iz分别是物体以三个坐标轴为转轴的转动惯量。对非线段物体,只有一个等号有可能成立。

 

四、惯性积的取值范围:

1、三个惯性积的一次不等式:

       |Jxy|(Iz)/2、 |Jxz|(Iy)/2、 |Jyz|(Ix)/2

2、当三个惯性积“三非正”或“一非正二非负”时,还有以下条件:

     |Jxy|+|Jxz|+|Jyz|(Ix+Iy+Iz)/4

3、三个惯性积的二次不等式:

  (Jxy)2(Ix)(Iy)、 (Jxz)2(Ix)(Iz)、 (Jyz)2(Iy)(Iz)

 

五、斜轴转动惯量公式:

I=Ixcos2α+Iycos2β+Izcos2γ-2Jxycosαcosβ-2Jxzcosαcosγ-2Jyzcosβcosγ

其中,I为通过坐标系原点的斜轴转动惯量,cosα、cosβ、cosγ分别为斜轴在x、y、z轴上的方向余弦。

 

六、惯性主轴位置方程(回转曲率方程):

     x2Ix+y2Iy+z2Iz=m+2xyJxy+2xzJxz+2yzJyz.

其惯性椭球面的对称轴即为物体关于椭球中心(坐标系原点)的惯性主轴。

 

七、令a=Ix、b=Iy、c=Iz、f=Jyz、g=Jxz、h=Jxy

         A=a+b+c、B=ab+ac+bc-f2-g2-h2、C=abc-2fgh-af2-bg2-ch2

则三次方程x3-Ax2+Bx-C=0存在三个正根的充要条件:

①A>0、B>0、C>0,②(AB-9C)2≤4(A2-3B)(B2-3AC)

设三正根为:x3≥x2≥x1>0,

则惯性椭球面的三个半轴为:

长半轴:√(m/x1)

中半轴:√(m/x2)

短半轴:√(m/x3)

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