例题3-2-1 求质量为 、长为 的均匀细棒对下面三种转轴的转动惯量:
(1)转轴通过棒的中心并和棒垂直;
(2)转轴通过棒的一端并和棒垂直;
(3)转轴通过棒上距中心为 的一点并和棒垂直。
解: 如图所示,在棒上离轴 处,取一长度元 ,如棒的质量线密度为 ,则长度元的质量为 ,
(1)当转轴通过中心并和棒垂直[图(a)]时,我们有

因 ,代入得

(2)当转轴通过棒的一端 并和棒垂直[图(b)]时,我们有

(3)当转轴通过棒上距中心为 的 点并和棒垂直[图(c)]时,我们有
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这个例题表明,同一刚体对不同位置的转轴,转动惯量并不相同。此外,通过(2)与(3)中结果的比较,还可发现,当(3)中 时,其结果就与(2)相同。由于图中 点实际上是细棒的质心, 就是细棒对通过质心的转轴的转动惯量,可用 表示,这样,(3)中结果的一般表达式看来可表示为
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