MomentOfInertia
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MomentOfInertia
更多信息和选项

- 转动惯量惯又叫做质量惯性矩或惯量矩. 转动惯量惯矩阵又叫做质量惯性矩矩阵或惯量矩矩阵.
- 转动惯量是刚体对转动加速度的抵抗. 它在转动运动中的作用类似于平动中的质量. 质量是对平动加速度的抵抗.
-
平动加速度 力 , 加速度
, 质量
转动加速度 力矩 , 转动加速度
, 转动惯量
- MomentOfInertia[reg,pt] 给出关于点 pt 的转动惯量,并由下式得到:
-
二维转动惯量矩阵 三维转动惯量矩阵 - 其中 reg 由区域 reg 平移 -pt 得到.
- 转动惯量矩阵 ℐ 通过公式
可用来计算沿任何方向 v 的转动惯量. 在二维情况下,v 必须在
-
平面内. »
- MomentOfInertia 是假定区域的质量密度为常数的情况下给出计算结果.
- 对于变质量密度
, 要按照以下公式用 Integrate 或 NIntegrate 计算出转动惯量矩阵. »
-
范例
打开所有单元关闭所有单元基本范例 (4)常见实例总结

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-gif1l8


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-dxpuvw


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-b7vsb5

运用这个矩阵和一个归一化的向量,可以求出围绕任何轴的转动惯量:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-fhzh11


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-ha5tuu

这相当于通过 RegionCentroid 来指定中心点:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-bod87p


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-dl03hn

范围 (24)标准用法实例范围调查
特殊区域 (15)
长 ,宽
的 Rectangle:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-nvigpk


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-7wwgu2

半径为 的 Disk:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-gx6l99


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-ioo0wr


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-bs8cju


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-mdhlxy

半径为 和
的 Annulus:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-fe27qh


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-27z5zv

长为 ,半径为
的 StadiumShape:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-gkz0nz


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-7zxt82

边长为 和
的正 Triangle:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-bf3qbz


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-21gtt1

长为 ,宽为
,高为
的 Cuboid:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-idvaps


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-ckqdgo

半径为 的 Ball:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-bu8dzr


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-emum1c

半轴为 ,
和
的 Ellipsoid:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-hded6w


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-9aos3c

半径为 和
的 SphericalShell:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-cdmeud


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-c6dgun

长为 ,半径为
的 Cylinder:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-ca4q2o


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-c32bqc

长为 ,半径为
的 CapsuleShape:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-juyt2a


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-j9zyf7

边长为 ,
和
的长方形 Tetrahedron:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-f4lz5u


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-7xcsu6

边长为 和
,高为
的长方形 Pyramid:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-gml8k


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-uto2ns

边长为 和
,高为
的长方形 Prism:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-blx2bp


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-0tck87

公式确定的区域 (2)
表示为一个 ImplicitRegion 的圆盘的惯量矩阵:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-len63u


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-kavh8q

表示为一个 ParametricRegion 的圆盘的转动惯量:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-8ufy


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-cl2ygx


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-bl8fm7

网格区域 (2)
二维情况下一个 MeshRegion 的转动惯量矩阵:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-ib608p


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-esiyzj


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-mp72ll


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-cbepcr


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-dc3bst


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-ceqwoi


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-b8ss9k

一个 BoundaryMeshRegion 的转动惯量矩阵:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-ey15rx


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-b8mg48


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-dff1s9


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-o97lje

导出区域 (3)
一个 RegionIntersection 的转动惯量:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-d92fo3

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-doodgd


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-nk2dal

一个 TransformedRegion 的转动惯量矩阵:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-b6muk5

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-8ezppp


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-cu2k8w

一个 RegionBoundary 的转动惯量矩阵:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-bklovj

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-dr7gcv


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-ca4mg4

地理区域 (2)
MomentOfInertia 适用于地理实体的边界多边形:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-3fl8vb

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-6dyfmr

Polygon 与 GeoPosition 一起使用:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-1lk1dy

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-8vjhh8

Polygon 与 GeoPositionXYZ 一起使用:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-4dy58p

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-pzmsx0

Polygon 与 GeoPositionENU 一起使用:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-sz3fv8

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-pjpdg1

Polygon 与 GeoGridPosition 一起使用所得边界多边形的惯性矩:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-ipsiqu

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-yjciq7

应用 (11)用该函数可以解决的问题范例
MomentOfInertia 给出的是质量密度为 1 的物体的转动惯量. 计算长 ,宽
,高
,且质量密度为
的 Cuboid 的转动惯量:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-hckkew

一个具有常数质量密度 的物体的质量由 m=ρ Volume[body] 给出. 将物体的转动惯量用质量
的形式表示:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-i6ltbh


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-xzgy


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-namxps

其余仅有的矩阵元只处于对角线上. 它是关于 轴的极惯性矩,根据垂直轴定理,它应等于其他两个对角矩阵元之和:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-dyh2p1


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-ffbxd1


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-edgrn


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-f9lbyb


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-g9gcba


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-d5esyk


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-hwm7xu


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-chhoxw

转动惯量矩阵可以看成一个用来定义 Ellipsoid 的矩阵:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-f26v0o

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-bn7pm9
用 Eigensystem 求主轴:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-mx8dp


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-m30vcm

一个转动刚体的角动量为 ,其中
为转动惯量,
为角速度. 假设一个半径为 1,均匀质量密度为 1 的球系在长为
的弦上绕
轴转动. 弦长可调节. 当
时,角速度为
. 求角速度
与
的函数关系:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-blvg0


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-dp9fv3

由角动量守恒定律得知,如果一个物体没有受到外力矩的作用,则其角动量 保持不变. 根据这一定理来计算
:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-bxpz3o


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-bzjo1f

转动刚体的动能为 ,其中
为转动惯量,
为角速度. 一个半径为
,均匀密度为
的球围绕通过其中心的轴以角速度
转动. 求球的动能:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-djo5wc


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-chn0uk

动能回收系统(KERS)在汽车刹车时储存其动能. 假定能量是储存在一个半径为 ,长
的转动的钢制圆柱体上. 圆柱体要转多快才能储存
的能量,假定钢的密度为
:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-bqgsw1

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-fdpiki


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-zcihi


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-cn1tdv


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-g2ajis

刚体的动能由 给出,其中
为一个角速度向量,
为转动惯量矩阵. 求一个边长为 2, 4 和 6 的长方体围绕不同的轴的转动能量. 对所有情况,旋转体的质量都是相同的,但对于不同转动轴,质量的分布却是不同的,它是用转动惯量来表示的:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-blyj36


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-k41yb


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-c50spm


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-h2q081


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-l632o7


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-ipq6jp


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-dh0v

一个转动刚体所受力矩 和角加速度
的关系是
,其中
为转动惯量. 计算一个边长为一米的铅制正方体在角加速度为
时所需要的力矩:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-b926cp


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-mtex


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-d5nmx7


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-o3rvo

平行轴定理给出了围绕某一个轴的转动惯量 和围绕一个通过质心且与其平行的轴的转动惯量
之间的一个关系
,其中
为总质量,
为两轴之间的距离:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-lqnq4i

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-d8kowu


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-dmlekm

属性和关系 (11)函数的属性及与其他函数的关联
如果省略了转动点,则以 RegionCentroid 为默认值:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-bj6nk3

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-bud3d2

对于一个给定的点 ,将物体平移
后再计算其相对原点的转动惯量将得到相同的结果:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-cuzntj

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-ms81m


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-7n316

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-bbi6y1


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-bx62w3

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-kr9vf1

用 Integrate 来计算一个具有变质量密度 的物体的转动惯量:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-phb11

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-c1r3sj

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-ctl2yt


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-gp8bo8


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-futecu


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-eutki0


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-xlzjk

二维时的转动惯量矩阵可以用 RegionMoment 来计算:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-graeo1

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-c4bbb8


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-e2bgrg

三维时的转动惯量矩阵可以用 RegionMoment 来计算:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-bcke3x

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-hfbrk5


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-gf5yyo

一个点 Point 的转动惯量为这个点到轴的距离的平方:

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-io9oah

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-letpk


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-lp7dgb

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-fz3scm


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-jhrd0q

https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-u8u8j


https://wolfram.com/xid/04z64adgdecc69xc-migg17

Wolfram Research (2016),MomentOfInertia,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/MomentOfInertia.html.
文本
Wolfram Research (2016),MomentOfInertia,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/MomentOfInertia.html.
Wolfram Research (2016),MomentOfInertia,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/MomentOfInertia.html.
CMS
Wolfram 语言. 2016. "MomentOfInertia." Wolfram 语言与系统参考资料中心. Wolfram Research. https://reference.wolfram.com/language/ref/MomentOfInertia.html.
Wolfram 语言. 2016. "MomentOfInertia." Wolfram 语言与系统参考资料中心. Wolfram Research. https://reference.wolfram.com/language/ref/MomentOfInertia.html.
APA
Wolfram 语言. (2016). MomentOfInertia. Wolfram 语言与系统参考资料中心. 追溯自 https://reference.wolfram.com/language/ref/MomentOfInertia.html 年
Wolfram 语言. (2016). MomentOfInertia. Wolfram 语言与系统参考资料中心. 追溯自 https://reference.wolfram.com/language/ref/MomentOfInertia.html 年
BibTeX
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