6976

Главные оси и главные моменты инерции

Доклад

Физика

Главные оси и главные моменты инерции Оси, относительно которых центробежный момент инерции равен нулю, называют главными осями (иногда их называют главными осями инерции). Через любую точку, взятую в плоскости сечения, можно провести в общем случае...

Русский

2013-01-11

32.5 KB

66 чел.

Главные оси и главные моменты инерции

Оси, относительно которых центробежный момент инерции равен нулю, называют главными осями (иногда их называют главными осями инерции). Через любую точку, взятую в плоскости сечения, можно провести в общем случае пару главных осей (в некоторых частных случаях их может быть бесчисленное множество). Для того чтобы убедиться в справедливости этого утверждения, рассмотрим, как изменяется центробежный момент инерции при повороте осей на 90' (рис. б.7). Для произвольной площадки dA, взятой в первом квадранте системы осей хОу, обе координаты, а следовательно, и их произведение положительны. В новой системе координат х,Оу„ повернутой относительно первоначальной на 90', произведение координат рассматриваемой площадки отрицательно. Абсолютное значение этого произведения не изменяется, т. е. ху= — х1у,. Очевидно, то же самое имеет место и для любой другой элементарной площадки. Значит, и знак суммы dAxy, представляющий собой центробежный момент инерции сечения, при повороте осей на 90' меняется на противоположный, т. е. J = = — J.

В процессе поворота осей центробежный момент инерции изменяется непрерывно, следовательно, при некотором положении осей он становится равным нулю. Эти оси и являются главными.

Хотя мы и установили, что главные оси можно провести через любую точку сечения, но практический интерес представляют только те из них, которые проходят через центр тяжести сечения — главные центральные оси. В дальнейшем, как правило, для краткости будем называть их просто главными осями, опуская слово «центральные».

В общем случае сечения произвольной формы для определения положения главных осей необходимо провести специальное исследование. Здесь ограничимся рассмотрением частных случаев сечений, имеющих по меньшей мере одну ось симметрии (рис. 6.8).

Проведем через. центр тяжести сечения ось Ох, перпендикулярную оси симметрии Оу, и определим центробежный момент инерции J. Воспользуемся известным из курса математики свойством определенного интеграла (интеграл суммы равен сумме интегралов) и представим J s виде двух слагаемых:

так как, для любой элементарной площадки, расположенной справа от оси симметрии, есть соответствующая слева, для которой произведение координат отличается лишь знаком.

Таким образом, центробежный момент инерции относительно осей Ох и Оу оказался равным нулю, т. е. это главные оси. Итак, для нахождения главных осей симметричного сечения достаточно найти положение его центра тяжести. Одной из главных центральных осей является ось симметрии, вторая ось ей перпендикулярна. Конечно, приведенное доказательство остается в силе, если ось, перпендикулярная оси симметрии, проходит и не через центр тяжести сечения, т. е. ось симметрии и любая, ей перпендикулярная, образуют систему главных осей.

Нецентральные главные оси, как уже указывалось, интереса не представляют.

Осевые моменты инерции относительно главных центральных осей называют главными центральными (или сокращенно главными) моментами инерции. Относительно одной из главных осей момент инерции максимален, относительно другой — минимален. Например, для сечения, изображенного на рис. 6.8, максимальным является момент инерции J

(относительно оси Ox). Конечно, говоря об экстремальности главных моментов инерции, имеют в виду лишь их сравнение с другими моментами инерции, вычисленными относительно осей, проходящих через ту же точку сечения. Таким образом, то обстоятельство, что один из главных моментов инерции максимален, а другой — минимален, можно рассматривать как объяснение того, что они (н соответствующие оси) называются главными. Равенство же нулю центробежного момента инерции относительно главных осей — удобный признак для нх нахождения. Некоторые типы сечений, например круг, квадрат, правильный шестиугольник и др. (рис. 6.9), имеют бесчисленное множество главных центральных осей. Для этих сечений любая центральная ось является главной.

Не приводя доказательства, укажем, что, в случае если два главных центральных момента инерции сечения равны между собой, у этого сечения любая центральная ось главная и все главные центральные моменты инерции одинаковы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52470. Спільні властивості компонентів середовища програмування Delphi 212.5 KB
  Мета: ознайомити студентів з основними властивостями компонентів обєктноорієнтованого середовища програмування Delphi особливостями їх застосування; порівняти методи застосування властивостей компонентів при створенні програмних продуктів; розвивати пізнавальний інтерес студентів вміння порівнювати аналізувати узагальнювати робити логічні висновки; виховувати інтерес до вивчення дисципліни як науки яка є основою для вивчення технологій розробки програмного забезпечення різного рівня здобуття умінь та навичок своєї професії...
52471. Шлях до демократії 106 KB
  З метою розвитку лідерського потенціалу учнівської молоді її громадянської ініціативи набуття нею досвіду активної та компетентної участі в громадському житті складовою частиною системи виховної роботи я вбачаю реалізацію проекту учнівського самоврядування âШлях до демократіїâ результатом якого є створення âміні республіка âВеселкаâ що сприяє обєднанню зусиль для добрих і корисних справ розвитку здібностей і талантів вихованню компетентної й успішної особистості вихованню громадянина України носія національних...
52472. З чого починається гарний день 47 KB
  Хід заняття Діти сьогодні ми здійснимо подорож у чарівний світ казок В. Як пахне казка Так дітки казка сьогодні пахне свіжістю хвойним лісом Дітисьогодні я прокинулася подивилася на сонечко та й замислилась: цікаво а з чого починається новий день Діти як ви думаєте: з чого починається новий день Все це вірно: із сонечка умивання сніданку Але давайте подумаємо якими словами ми визначаємо прихід нового дня Так ми бажаємо всім кого ми зустрічаємо доброго ранку Давайте пригадаємо якими словами зустрічає вас зранку...
52473. Чому існують день та ніч 277 KB
  Обладнання: картини з зображенням небесних світил та зоряного неба глобус атрибути до гри Сонце і місяць. Що настала вечірня пора Із настанням вечора сонечко опускається до обрію і заходить за нього надворі сутеніє стає темніше починають спалахувати зірки з'вляється Місяць. Тут зображено зоряне небо а на цій картині ми бачимо сонце далі ми бачимо Місяць та інші космічні пейзажі. Ви розглянули картини скажіть що ви побачили нове невідоме чи незрозуміле Якої форми Сонце Місяць та зорі Чи їхні розміри однакові Про що...
52474. Европейский день языков 61.5 KB
  Цель: привлечь внимание к богатому языковому и культурному разнообразию Европы которое следует поддерживать а также расширять диапазон языков которым люди учатся на протяжении всей своей жизни укреплять взаимопонимание между народами; воздать должное всем европейским языкам включая редкие и те на которых говорят мигранты. Приветствие на разных европейских языках вступительное слово ведущих. Выходит группа учеников в национальных костюмах европейских государств язык которых они представляют.
52475. Про що шепотіли дерева 99 KB
  вихователь м. Вихователь. Вихователь. Дідусь заблукав і прийшов до нас але це дідусь не простий а казковий з ним завжди трапляються якісь пригоди вихователь читає вірш: Жив у світі старий дідусь Маленького зросту І сміявся старий дідусь Надзвичайно просто.
52476. СИМВОЛЫ И ЗНАКИ В ДЕКОРАТИВНО-ПРИКЛАДНОМ ИСКУССТВЕ. «ДЕРЕВО ЖИЗНИ» 271 KB
  ДЕРЕВО ЖИЗНИ ЦЕЛЬ: О. Оформление доски: дерево из картона радуга название урока запись темы. Это Дерево Жизни. Итак тема сегодняшнего урока Дерево Жизни.
52477. Утворення Галицько-Волинської держави за Романа Мстиславича 87.5 KB
  Утворення Галицько-Волинської держави за Романа Мстиславича Мета уроку. утворення ГалицькоВолинської держави 1199-1205 рр. визначати поняття і терміни: ГалицькоВолинська держава громадянська війна самодержавство; давати коротку характеристику князям Роману Мстиславичу; Данилу Романовичу; показувати на карті територію держави утвореної Романом Мстиславичем та її столицю; території сусідніх держав; називати історичні писемні джерела що стосуються утворення ГалицькоВолинської держави зокрема періоду правління Романа...
52478. Провідні держави світу в 20 - 30-х рр. ХХ ст 48 KB
  Бойка Тип уроку: Урок узагальнення Вид уроку: урок змагання Мета: Повторити та узагальнити вивчений матеріал з теми; Розвивати вміння учнів працювати з підручником документами історичною картою додатковим матеріалом в групах парах логічне мислення шляхом аналізу історичних подій підвести учнів до самостійного визначення ролі політичних постатей в історії формувати вміння висловлювати та аргументувати власну думку; Формувати творчий підхід у вивченні історії демократичні погляди інтерес до історії; Обладнання: карта...