实心球转动惯量的推导查错 实心球的转动惯量怎么算

\u5b9e\u5fc3\u7403\u7684\u8f6c\u52a8\u60ef\u91cf\u63a8\u5bfc\u4e2d\u7b2c\u4e00\u6b65\u222b1/2r^2dm\u4e2d\u76841/2\u662f\u600e\u4e48\u6765\u7684\uff1f\u6c42\u89e3 \u660e\u660e\u516c\u5f0f\u91cc\u6ca1\u6709\u7684

\u5706\u76d8\u7684\u8f6c\u52a8\u60ef\u91cf\u4e3a1/2*m*r*r\uff0c\u8d28\u91cf\u5747\u5300\u7684\u5b9e\u5fc3\u7403\u53ef\u4ee5\u770b\u6210\u662f\u65e0\u6570\u4e2a\u5706\u76d8\u4e32\u5728\u4e00\u8d77\uff0c\u79ef\u5206\u4e0b\u5c31\u662f\u4e86\uff0c\u5e0c\u671b\u5bf9\u4f60\u6709\u5e2e\u52a9\u3002

\u222b\u222b\u222b(x^2+y^2)\u03bcdV
=2/3\u03bc\u222b\u222b\u222b(x^2+y^2+z^2)dxdydz
=2\u03bc/3\u222b[0,2\u03c0]d\u03b8\u222b[0,\u03c0]d\u03c6\u222b[0,r]\u03c1^2*\u03c1^2sin\u03c6d\u03c1
=8\u03c0\u03bcr^5/15
=2/5r^2(4\u03c0/3\u03bcr^3)
=2/5mr^2

\u8bf4\u660e:\u222b[a,b]f(x)dx\u8868\u793af(x)\u5728[a,b]\u4e0a\u7684\u5b9a\u79ef\u5206.\u03bc\u5728\u6b64\u5904\u8868\u793a\u5bc6\u5ea6.

\u6211\u4e0d\u77e5\u9053\u4f60\u5199\u7684\u79ef\u5206\u5f0f\u662f\u4ec0\u4e48\u610f\u601d,\u80fd\u8bf4\u6e05\u695a\u70b9\u5417
\u4f60\u8fd8\u662f\u8bf4\u5f97\u4e0d\u6e05\u695a,\u5355\u4ece\u4f60\u7684\u5f0f\u5b50\u770b\u6211\u60f3\u4e86\u5f88\u4e45\u8fd8\u662f\u4e0d\u660e\u767d\u4f60\u7684\u601d\u8def\u662f\u4ec0\u4e48\u6837\u7684,\u6211\u60f3\u4e86\u5f88\u4e45\u4e5f\u6ca1\u60f3\u51fa\u53ea\u7528\u4e00\u5143\u79ef\u5206\u5c31\u80fd\u505a\u7684,\u5c31\u7b97\u91c7\u7528\u5207\u7247\u6cd5\u4e5f\u9700\u8981\u4e24\u6b21\u79ef\u5206.\u4f60\u5230\u5e95\u91c7\u7528\u7684\u662f\u54ea\u4e00\u79cd\u5206\u5272\u65b9\u6cd5(\u628a\u7403\u662f\u600e\u4e48\u5206\u5272\u7684\u6216dm\u6307\u7684\u662f\u54ea\u4e00\u90e8\u5206),\u4ee5\u90a3\u4e00\u6839\u8f74\u4e3a\u8f6c\u52a8\u8f74,\u53ea\u6709\u8bf4\u6e05\u695a\u4e86\u6211\u624d\u77e5\u9053\u4f60\u7684\u95ee\u9898\u5230\u5e95\u51fa\u5728\u54ea\u91cc

\u5982\u679c\u662f\u5206\u6210\u5706\u76d8\u7b97\u7684\u8bdd,\u90a3\u4f60\u7684\u8868\u8fbe\u5f0f\u57fa\u672c\u4e0a\u6ca1\u6709\u4e00\u4e2a\u5730\u65b9\u5199\u5bf9,\u6700\u5c11\u8981\u7528\u4e00\u4e2a\u4e8c\u91cd\u79ef\u5206:\u5148\u6c42\u6bcf\u4e2a\u5706\u76d8\u7684\u8f6c\u52a8\u60ef\u91cf,\u7136\u540e\u518d\u5c06\u6240\u6709\u7684\u5706\u76d8\u7684\u8f6c\u52a8\u60ef\u91cf\u8fdb\u884c\u53e0\u52a0
\u5bf9\u4e8e\u6bcf\u4e2a\u5706\u76d8
dJ=\u03bc\u222b[0,\u221a(r^2-x^2)]2\u03c0hdhdx*h^2
=\u03bcdx\u222b[0,\u221a(r^2-x^2)]2\u03c0h^3dh
=\u03c0\u03bc(r^2-x^2)^2/2dx
\u5f0f\u4e2d2\u03c0hdhdx\u8868\u793a\u5706\u76d8\u4e0a\u8ddd\u79bbx\u8f74\u4e3ah\u7684\u4e00\u4e2a\u6781\u5c0f\u5706\u73af\u7684\u4f53\u79ef
\u6240\u4ee5
J=\u222b[-r,r]dJ=\u03c0\u03bc\u222b[-r,r](r^2-x^2)^2/2dx
=8\u03c0\u03bcr^5/15
=2mr^2/5

你这里转动惯量的微元错了啊,你是把球体当成球壳来看的,那么就要代入球壳的转动惯量公式2/3mr^2,所以你上面的结果还要乘以2/3,就是正确的答案了

你这样算的时候始终是围绕球心转的,而转动惯量是围绕过球心的一个轴转的。所以不对哦。

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