Wenn ich einen Stab biege, ändert sich sein Trägheitsmoment?

Im ersten Bild gibt es einen homogenen Metallstab der Länge 2 L und Masse M . Wenn es sich um eine vorbeifahrende Normalachse dreht Ö (das ist der Schwerpunkt), dann ist sein Trägheitsmoment:

ICH 1 = M ( 2 L ) 2 12 = M L 2 3 .

Nach dem Biegen der Stange Ö , wird das Trägheitsmoment für Rotationen um eine vorbeigehende Normalachse Ö gleich sein, oder wird es vom Winkel abhängig sein θ dass die beiden Segmente der Länge L machen?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

integrieren R 2 D M und du wirst es herausfinden
Es würde sich nicht ändern

Antworten (1)

Die Antwort hängt von der Richtung der Rotationsachse ab.

Wenn die Achse senkrecht zur Ebene steht, haben Sie dieselbe Materialmenge im gleichen Abstand von der Rotationsachse wie zuvor - und daher wäre das Trägheitsmoment um diese Achse unverändert.

Wenn sich die betrachtete Rotationsachse jedoch in der Papierebene befindet, ändert sich die Antwort . Für die vertikale Achse in der Ebene erhöht sich die projizierte Masse pro Längeneinheit, während die scheinbare Länge der Stange verkürzt wird: Mit anderen Worten, wenn Sie den Aufbau von der Spitze des V aus betrachten, sieht es so aus, als hätten Sie eine kürzere Stange mit mehr Masse pro Längeneinheit und das Trägheitsmoment um diese Achse nimmt ab; In ähnlicher Weise wird das Trägheitsmoment um die horizontale Achse in der Ebene (ursprünglich entlang der Achse des ungebogenen Stabs) zunehmen (da nach dem Satz der senkrechten Achse ihre Summe gleich dem Trägheitsmoment um die dritte senkrechte Achse sein muss). -Papierachse).

Ich bin nicht überzeugt, dass die ICH z z Begriff wird sich ändern, wenn wir die definieren z -Achse muss diejenige sein, die normal zum Bildschirm ist und durch den Punkt geht Ö . Ich denke jedoch, dass die Biegung Änderungen in den außerdiagonalen Termen des Moments des Interia-Tensors verursachen würde ...
@ Sean Ich denke, Floris verwendet die vertikale Achse auf dem Bildschirm. Natürlich ist die Frage in diesem Punkt ziemlich unklar.
@ChrisWhite Sie haben Recht, meine Antwort ist für eine vertikale Achse in der Ebene des Papiers. Tatsächlich ist das Trägheitsmoment für eine Achse normal zum Papier unabhängig davon θ
@Chris danke für den Hinweis auf die Ungenauigkeit, ich habe die Frage bearbeitet.