刚体的惯量张量惯量主轴.pptx

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刚体力学

动力学的基本物理量

刚体以?作定点转动,其中质点Pi对定点的位矢是ri,则质点对定点的动量矩为整个刚体对定点的动量矩为动量矩一般不与刚体角速度共线.(动量总与速度共线)1刚体的动量矩

在直角坐标系下所以

引入符号则刚体动量矩表达式简化为刚体对各轴的转动惯量惯量积

刚体以?作定点转动,对定点的转动动能为2刚体的转动动能?

刚体对定点的转动动能也可以写为

上式中?i为Pi的位矢ri与角速度矢量?之间的夹角,?i为自Pi至转动瞬轴的垂直距离,而I称为刚体绕转动瞬轴的转动惯量.3刚体的转动惯量回转半径z物体的转动惯量决定于物体的质量分布的情况,又决定于转动轴的位置.转动轴不同,即使是同一物体转动惯量也不同.

2)、平行轴定理若刚体对过质心的轴的转动惯量为IC,则刚体对与该轴相距为d的平行轴z的转动惯量Iz是转动惯量I的求解:1)、定义3)、正交轴定理(薄板)推广4)、惯量主轴法???

4惯量张量和惯量椭球对形状规则的刚体,将转动惯量写为积分形式

三个轴转动惯量和六个惯量积作为统一的一个物理量,代表刚体转动的惯性的量度,可以写为矩阵的形式叫做惯量张量,元素叫惯量张量的组元或惯量系数.

对通过空间某一点O的轴线,?,?,?为转动瞬轴相对于坐标轴的方向余弦,则一次算出轴转动惯量和惯量积,通过O点的任一轴线的转动惯量都可得出.

利用矩阵乘法,得惯量系数是点坐标的函数,所以用静止的坐标系时,刚体转动时,惯量系数随之而变.通常选取固着在刚体上、并随着刚体一同转动的动坐标系,这样,惯量系数都是常数.

五、惯量主轴及求法据解析几何理论,适当选取坐标轴方向(旋转)可使方程中的交叉项消失,该旋转后的坐标轴为惯量主轴,对该惯量主轴的转动惯量简记为,称为主转动惯量。对角化

确定惯量主轴的方法:几何法:适用于几何对称,分布均匀刚体10若刚体有一对称轴,如oz轴,则该轴为惯量主轴20如刚体有一对称面,则此面的垂线为惯量主轴30y,z轴为主轴,则x轴按右手系亦为主轴。

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例P1881)直接积分法

2)xyabθ

3)选主轴为坐标轴xyabθ

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