Рис.1.18. Момент импульса тела относительно неподвижной оси | Рассмотрим i-ю точку твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси Oz (рис.1.18). Если и - масса и скорость точки, а - ее радиус-вектор относительно т. О, то момент импульса точки равен: , а его модуль . Здесь учтено, что векторы и взаимно перпендикулярны . Проекция момента импульса на ось Oz равна: |
,
где
- радиус окружности, по которой движется i-я точка при вращении тела;
- угловая скорость вращения.
Момент импульса всего тела относительно оси Oz
(1.46)
Произведение массы точки на квадрат ее кратчайшего расстояния до оси вращения называется моментом инерции точки относительно этой оси:
. (1.47)
Величина
(1.48)
называется моментом инерции тела относительно этой оси.
С учетом (1.48) перепишем (1.46) в виде:
. (1.49)
Подставим (1.49) в уравнение (1.45) вращательного движения тела относительно оси Oz:
,
(1.50)
Это уравнение справедливо только в том случае, когда
. Из сравнения (1.50) со вторым законом Ньютона
можно сделать вывод, что момент инерции
является мерой инерции твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси, и учитывает не только массу, но и ее распределение относительно оси вращения.
Рис.1.18. Момент импульса тела относительно неподвижной оси
и
- масса и скорость точки, а
- ее радиус-вектор относительно т. О, то момент импульса
точки равен:
, а его модуль
. Здесь учтено, что векторы
. Проекция момента импульса