3-2 刚体的角动量 转动动能 转动惯量
 

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点并和棒垂直[图(c)]时,我们有

            

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