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不对称陀螺的旋转
11.12
一个关于任意直径旋转的球形对称物体具有恒定的转动惯量。
如果物体没有特定的对称性,则它可以绕三个轴旋转。物体绕这三个旋转轴的转动惯量各不相同。这类物体被称为不对称陀螺。
例如,考虑一个可绕三个旋转轴旋转的乒乓球拍。这三个旋转轴的转动惯量反映了质量在每个轴周围的分布情况。
当绕转动惯量最小的转轴旋转乒乓球拍时,旋转更为容易,这意味着在给定扭矩下,球拍绕该转轴将获得最大的角速度。
对于转动惯量最大的转轴,球拍的旋转速度较慢。
球拍绕这两个转轴旋转时是稳定的,但绕中间转轴旋转时则变得不稳定。
根据定义,球对称体对于穿过其质心的任何轴都具有相同的惯性矩。 如果没有球对称性,这种情况就会改变。 由于大多数刚体不是球对称的,因此需要特殊处理。
任何刚体的角动量与其角速度(两者都是矢量)之间的关系涉及惯性矩。 仅对于球对称刚体,转动惯量才是标量。 否则,转动惯量就不是标量,称为张量。 标量和向量…