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平面剛體力動學
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質心
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定義
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質點系統
- 定義
- 表示法
- 其中
- ∫rdm
- 稱為質量一次矩
- 若參考點剛好在G點
- ∫rdm=0
- 所有從質點拉出的向量總和皆為0
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注意
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形心
- 若密度為定值,則rG = rC
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重心
- 若重力場g為定值,則rw = rG
- 畫外力圖時,重力畫在重心
但一般情況,重心=質心
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性質
- 必在兩質點連心線上
- 與質量成反比
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質量慣性矩
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質量慣性矩
(轉動慣量)
(質量二次矩)
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定義
- 實用意義
- 數學意義
- 剛體對某一軸線之質量分佈狀況
- 物理意義
- 剛體對角速率改變的反抗大小
- 定理
- 質點
- 對基本軸
(用卡式座標推求)
- 對薄平板而言
- 性質
- 轉動慣量恆不為負
- 補充
- 面積慣性矩
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定理
- 平行軸定理
- 定義
- 用來求平行於質心軸的他軸
- 定理
- h=質心到新轉軸的距離
- 只適用於質心軸平移(由推導可知)
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常見剛體的
轉動慣量
- 直角坐標系
- 細棒
(slender rod)
- 中心
- 端點
- 薄平板
(thin rectangular plate)
- 中心
- 垂直
- 圓柱座標
- 圓環
(thin circular ring)
- 中心
- 垂直
- 圓盤
(thin circular plate)
- 中心
- 垂直
- 實心圓柱
(solid circular cylinder)
- 中心
- 垂直
- 環狀柱
- 球座標
- 球殼
- 球體
(sphere)