空間剛體轉動慣量


 

1. 轉動慣量的定義

轉動慣量(Moment of Inertia),是剛體繞軸轉動時的慣性(回轉物體保持其勻速圓周運動或靜止的特性)的量度,用字母I或J表示。在經典力學中,轉動慣量(又稱質量慣性矩,簡稱慣矩)通常以IJ表示,SI 單位為 kg·m²。對於一個質點I = mr²,其中 m 是其質量,r 是質點和轉軸的垂直距離。

 

 

 

 

 

2. 三維剛體的轉動慣量與坐標系的關系

 

2.1慣量矩陣 以及計算

 

 

 

 上圖,剛體的質心是G,固連於質心的坐標系是x'y'z',世界坐標系是xyz.

 

例如,取x'y'z'坐標系為基礎,剛體在該坐標系下的慣量矩陣可以表示為:(對稱陣)

其中:

 

 

 

 

 

2.2慣量矩陣--矩陣形式的統一計算:

 

 

 

2.3剛體的慣量矩陣在不同空間坐標系下的關系

已知剛體在0坐標系下的慣量矩陣,求其在1坐標系下的慣量矩陣,兩個坐標系的相互關系已知,兩個坐標系的原點重合。

 

 

2.4 慣性主軸

 

 

 

 

 

空間剛體的旋轉運動系統講解: https://ocw.mit.edu/courses/aeronautics-and-astronautics/16-07-dynamics-fall-2009/lecture-notes/MIT16_07F09_Lec26.pdf

Ref:

https://wenku.baidu.com/view/8444fe93aa00b52acfc7cae5.html

 


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