{范例4.3} 半圆圈质心和转动惯量
如图所表示,一匀质半圆圈质量为M,内半径为R0,外半径为R。(1)求半圆圈质心位置。质心位置与半径R0和R有什么关系?(2)求半圆圈绕三个轴转动惯量。转动惯量与半径R0和R有什么关系?
[解析](1)因为对称缘故半圆圈质心在y轴上。
半圆圈面积为S = π(R2 – R02)/2,
在半圆圈中取一面积元ds = rdθdr,
质量面密度为
其质量为dm = σds = σrdθdr,
到转动轴x距离为y = rsinθ,
质心纵坐标为
{范例4.3} 半圆圈质心和转动惯量
如图所表示,一匀质半圆圈质量为M,内半径为R0,外半径为R。(1)求半圆圈质心位置。质心位置与半径R0和R有什么关系?(2)求半圆圈绕三个轴转动惯量。转动惯量与半径R0和R有什么关系?
当R0 = R时,半圆圈变成半圆环,半圆环质心坐标为
当R0 = 0时,半圆圈变成半圆盘,半圆盘质心坐标为
比较同一质量和半径半圆环和半圆盘,因为圆环质量分布离x轴比较远,其质心高度比较高。
质心纵坐标为
当半圆圈质量和外半径一定时,半圆圈质心高度随厚度减小而增加。
半圆盘质心高度为0.424R, ...
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