Rotation - 定轴转动

已完成 · 笔记范围:全

平动和转动有许多对应的地方,应该对比着学习。

Translation Rotation
x \theta
v=\frac{\mathrm{d}x}{\mathrm{d}t} \omega=\frac{\mathrm{d}\theta}{\mathrm{d}t}
a=\frac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t} \alpha=\frac{\mathrm{d}\omega}{\mathrm{d}t}
m I
F_{\mathrm{net}}=ma \tau_{\mathrm{net}} = I\alpha
W=\int F\ \mathrm{d}x W = \int \tau\ \mathrm{d}\theta
K=\frac{1}{2}mv^2 K=\frac{1}{2}I\omega^2
P=Fv P=\tau\omega
W=\Delta K W = \Delta K

在转动中,质量 m 与转动惯量 I 对应,力 F 与力矩 \tau 对应。

差异:转动中的加速度分为 切向加速度 和 法向加速度,对应公式 \mathbf{a}=\alpha r \hat{\mathbf{t}}+\omega^2r\hat{\mathbf{r}_{c}}

质点的转动惯量为 mr^2,刚体的转动惯量 I=\int r^2\,\mathrm{d}m,一般不太好算,所以会给一些常见几何体的(转轴过质心情况下的)转动惯量表。
然后可以用平行轴定理 I=I_{\mathrm{com}}+Mh^2 算出新转轴下的转动惯量。

算轴力:由于轴力对转动没有贡献,需要对质点进行运动学分析。