• 1.摘要
  • 2.进阶理论
  • 3.实例

平行轴定理

平行轴定理(英语:parallel axis theorem)能够很简易地,从刚体对于一支通过质心的直轴(质心轴)的转动惯量,计算出刚体对平行于质心轴的另外一支直轴的转动惯量。

image 代表刚体对于质心轴的转动惯量、image 代表刚体的质量、image 代表另外一支直轴 z'-轴与质心轴的垂直距离。那么,对于 z'-轴的转动惯量是

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平行轴定理、垂直轴定理、伸展定则,这些工具都可以用来求得许多不同形状的物体的转动惯量。

平行轴定理也可以应用于面积二次矩(面积惯性矩):

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这里,image 是对于 z-轴的面积惯性矩、image 是对于平面质心轴的面积惯性矩、image 是面积、image 是 z-轴与质心轴的垂直距离。

因雅各·史丹纳 (Jakob Steiner) 而命名,史丹纳定理所指的几个理论,其中一个理论就是平行轴定理。

进阶理论

平行轴定理能够很简易的,从对于一个以质心为原点的坐标系统的惯性张量,转换至另外一个平行的坐标系统。

对于三维空间中任意一参考点 Q 与以此参考点为原点的直角坐标系 Qxyz ,一个刚体的惯性张量 image

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这里,对角元素 imageimageimage 分别为对于 x-轴、y-轴、z-轴的惯性矩。设定 image 为微小质量 image 对于点 Q 的相对位置。则这些惯性矩,可以精简地用方程定义为

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而非对角元素,称为惯性积, 可以定义为

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假若已知刚体对于质心 G 的惯性张量 image ,质心 G 的位置是 image ,则刚体对于原点 O 的惯性张量 image ,依照平行轴定理,可以表述为

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