电脑系统的转动惯量,问题8.转动惯量是什么?如何计算?

1.转动惯量怎么求？

2.转动惯量对电网影响

3.转动惯量和电机扭矩是什么关系？

4.求助学长学姐，物理实验，刚体转动惯量测定

5.怎样计算转动惯量？

6.转动惯量必须在题目中求吗?

回答这个问题，首先要明白转动惯量这个概念，转动惯量也叫惯性矩；构件中各质点或质量单元的质量与其到给定轴线的距离平方乘积的总和。

所以，转动惯量大点好还是小点好，要看整个系统的要求了，比如矿山机械中的颚式破碎机，要求系统惯量要大，那电机的转动惯量大一点就好；比如车载卫星接收站的随动伺服系统，需要快速启动、快速制动，对系统的转动惯量要求非常小，那电机的转动惯量就必须小；

所以没有好与不好。

转动惯量怎么求？

方法一:

利用公式:I = mr?，其中 m 是其质量，r 是质点和转轴的垂直距离转动惯量。

方法二:

1、质量离散分布的情况

采用 sigma 求和符号计算，I = ∑mi ri?。

2、质量连续分布的情况

采用积分的方法，I = ∫ r?dm，

转动惯量是刚体绕轴转动时惯性（回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性）的量度，用字母I或J表示。

在经典力学中，转动惯量（又称质量惯性矩，简称惯距）通常以I?或J表示，转动惯量在旋转动力学中的角色相当于线性动力学中的质量，可形式地理解为一个物体对于旋转运动的惯性，用于建立角动量、角速度、力矩和角加速度等数个量之间的关系。

扩展资料：

1.测定仪器常数。

恰当选择测量仪器和用具，减小测量不确定度。自拟实验步骤，确保三线摆的上、下圆盘的水平，使仪器达到最佳测量状态。

2.测量下圆盘的转动惯量 ，并计算其不确定度。

转动三线摆上方的小圆盘，使其绕自身轴转一角度α，借助线的张力使下圆盘作扭摆运动，而避免产生左右晃动。自己拟定测 的方法，使周期的测量不确定度小于其它测量量的不确定度。利用式，求出 ，并推导出不确定度传递公式，计算的不确定度。

3.测量圆环的转动惯量

在下圆盘上放上待测圆环，注意使圆环的质心恰好在转动轴上，测量系统的转动惯量。测量圆环的质量和内、外直径 。利用式求出圆环的转动惯量 。并与理论值进行比较，求出相对误差。

4.验证平行轴定理

将质量和形状尺寸相同的两金属圆柱重叠起来放在下圆盘上，注意使质心与下圆盘的质心重合。测量转动轴通过圆柱质心时，系统的转动惯量 。

然后将两圆柱对称地置于下圆盘中心的两侧。测量此时系统的转动惯量 。 测量圆柱质心到中心转轴的距离计算，并与测量值比较。

百度百科-转动惯量

转动惯量对电网影响

可以先取一个宽度为dx的环形微元dm，计算环形微元相对于转轴的转动惯量，然后对整个圆盘从0到R对dx做积分。具体计算如下图。

例：半径为R质量为M的圆盘，绕垂直于圆盘平面的质心轴转动，求转动惯量J。

解：圆盘为面质量分布，单位面积的质量为：

分割质量元为圆环，圆环的半径为r宽度为dr，则圆环质量：dm=dm=m/(pi*r^2)* 2pi*rdr 然后代入 J=∫r^2dm 从0到r积分，得到J=1/2mr^2

质量转动惯量

其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。刚体的转动惯量有着重要的物理意义，在科学实验、工程技术、航天、电力、机械、仪表等工业领域也是一个重要参量。

电磁系仪表的指示系统，因线圈的转动惯量不同，可分别用于测量微小电流（检流计）或电量（冲击电流计）。在发动机叶片、飞轮、陀螺以及人造卫星的外形设计上，精确地测定转动惯量，都是十分必要的。

转动惯量只决定于刚体的形状、质量分布和转轴的位置，而同刚体绕轴的转动状态（如角速度的大小）无关。形状规则的匀质刚体，其转动惯量可直接用公式计算得到。而对于不规则刚体或非均质刚体的转动惯量，一般通过实验的方法来进行测定，因而实验方法就显得十分重要。转动惯量应用于刚体各种运动的动力学计算中。

转动惯量和电机扭矩是什么关系？

转动惯量是电网缓冲器。电力系统的转动惯量，是指阻止交流电网电压电流的频率变化的惯量。而由于交流网电压电流频率的根源绝大部分情况下是旋转电机的转速，所以这个系统惯量本质上是阻止旋转电机转子转速变化的惯量，也就是力学上的（系统的）转子转动惯量。

求助学长学姐，物理实验，刚体转动惯量测定

两者都是表征使物体发生旋转的能力的物理量。计算方法是一样的都是物体各部分的重力和到转轴的距离的平方的乘积，对物体整体的积分。但是转动惯量的转动中心可以是空间任何一条轴、任何一个质点，而且电机扭矩的转动中心只能是电机的转动轴。

转动惯量(Moment of Inertia)是刚体绕轴转动时惯性（回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性）的量度，用字母I或J表示。在经典力学中，转动惯量（又称质量惯性矩，简称惯距）通常以I?或J表示，SI 单位为 kg·m?。

电机扭矩即电动机的输出扭矩，为电动机的基本参数之一。常用单位为N*m（牛*米）。

对于一个质点，I?=?mr?，其中 m 是其质量，r?是质点和转轴的垂直距离。转动惯量在旋转动力学中的角色相当于线性动力学中的质量，可形式地理解为一个物体对于旋转运动的惯性，用于建立角动量、角速度、力矩和角加速度等数个量之间的关系。

转动惯量只决定于刚体的形状、质量分布和转轴的位置，而同刚体绕轴的转动状态（如角速度的大小）无关。形状规则的匀质刚体，其转动惯量可直接用公式计算得到。而对于不规则刚体或非均质刚体的转动惯量，一般通过实验的方法来进行测定，因而实验方法就显得十分重要。转动惯量应用于刚体各种运动的动力学计算中。

电机输出的扭矩与电动机的转速和功率有关。

P=T*ω(功率=扭矩*角速度)

T=9.55P/n 此公式为工程上常用的：扭矩；功率；转速三者关系的计算公式。

式中：T--扭矩（单位：N.M) 9.55-把它当作一常数吧（不必追究其来源） P--电机的功率（单位：KW）

n--输出的转速（单位：转/分）

常数9.55的来历：T完成的功也就是电动机输出的功。

参考资料

百度百科—转动惯量

百度百科—电机扭矩

怎样计算转动惯量？

转动惯量是刚体转动时惯性的量度, 其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。刚体的转动惯量有着重要的物理意义，在科学实验、工程技术、航天、电力、机械、仪表等工业领域也是一个重要参量。 例如：电磁系仪表的指示系统，因线圈的转动惯量不同，可分别用于测量微小电流（检流计）或电量（冲击电流计）。在发动机叶片、飞轮、陀螺以及人造卫星的外形设计上，精确地测定转动惯量，都是十分必要的。对于质量分布均匀，外形不复杂的物体可以从它的外形尺寸的质量分布用公式计算出相对于某一确定转轴的转动惯量。对于几何形状简单、质量分布均匀的刚体可以直接用公式计算出它相对于某一确定转轴的转动惯量。 而对于外形复杂和质量分布不均匀的物体只能通过实验的方法来精确地测定物体的转动惯量，因而实验方法就显得更为重要。

测定刚体转动惯量的方法很多，常用的有三线摆、扭摆、复摆等。本实验采用的是三线摆 ，是通过扭转运动测定物体的转动惯量，其特点是无力图像清楚、操作简便易行、适合各种形状的物体，如机械零件、电机转子、枪炮弹丸、电风扇的风叶等的转动惯量都可用三线摆测定。这种实验方法在理论和技术上有一定的实际意义本实验 的目的就是要求学生掌握用三线摆测定物体转动惯量的方法，并验证转动惯量的平行轴定理。

实验原理

三线摆的结构如图4.2.3-1所示。三线摆是在上圆盘的圆周上，沿等边三角形的顶点对称地连接在下面的一个较大的均匀圆盘边缘的正三角形顶点上。

当上、下圆盘水平三线等长时，将上圆盘绕竖直的中心轴线O1O转动一个小角度，借助悬线的张力使悬挂的大圆盘绕中心轴O1O作扭转摆动。同时，下圆盘的质心O将沿着转动轴升降，如图4.2.3-2所示。=H是上、下圆盘中心的垂直距离；=h是下圆盘在振动时上升的高度；是上圆盘的半径；是下圆盘的半径；α是扭转角。

由于三悬线能力相等，下圆盘运动对于中心轴线是对称的，我们仅分析一边悬线的运动。用L表示悬线的长度，见图4.2.3-2。当下圆盘扭转一个角度α时，下圆盘的悬线点移动到，下圆盘上升的高度为，与其他几何参量的关系可作如下考虑。从上圆盘A点作下圆盘的垂线，与升高前后的下圆盘分别相交于和。

在直角三角形中

（1）

由图4.2.3-2可知，，故上式可写成：

（2）

由可知，，因而有

（3）

在直角三角形中

（4）

式中设悬丝不伸长，则

因而上式可写为：

（5）

比较式（2）和式（5），消去后得：

（6）

cosα按级数展开

考虑到α是小量，略去高于的后各项，又因相对于L和H而言为无穷小量，故可略去高于一阶的微量，由式（6）可得：

（7）

当下圆盘的扭转角α很小时，下圆盘的振动可以看作理想的简谐振动。其势能Ep和动能Ek分别为：

（8）

式中 是下圆盘的质量， 为重力加速度， 为圆频率， 为下圆盘的上升速度， 为圆盘对轴OO1的转动惯量。

若忽略摩擦力的影响，则在重力场中机械能守恒：

恒量 （9）

因下圆盘的转动能远大于上下运动的平动能，即

于是近似有

恒量 （10）

将式（7）代入式（10）并对t求导，可得：

（11）

该式为简谐振动方程，可得方程的解为：

因振动周期 ，代入上式得：

故有：

（12）

由此可见，只要准确测出三线摆的有关参数 、 、 、 和 ，就可以精确地求出下圆盘的转动惯量 。

如果要测定一个质量为 的物体的转动惯量，可先测定无负载时下圆盘的转动惯量 ，然后将待测物体放在下圆盘上，并注意，必须让待测物的质心恰好在仪器的转动轴线上。测定整个系统的转动周期 ，则系统的转动惯量 可由下式计算：

（13）

式中 为放了待测物之后的上、下盘间距，一般可以认为 。待测物体的转动惯量 为：

（14）

用这种方法，在满足实验要求的条件下，可以测定任何形状物体的转动惯量。

我们知道物体的转动惯量取决于物体形状质量分布以及相对于转轴的位置。因此，物体的转动惯量随转轴不同而改变，转轴可以通过物体内部，也可以在物体外部。就两个平行轴而言，物体对于任意轴的转动惯量 ，等于通过此物体以质心为轴的转动惯量 加上物体质量 与两轴间距离平方的乘积。 这就是平行轴定理，其表达式为：

（15）

通过改变待测物质心与三线摆中心转轴的距离，测量 与 的关系便可验证转动惯量的平行轴定理。

测转动惯量的方法还有多种，常用的扭摆是其中之一。扭摆法测转动惯量的原理是使物体作扭转摆动，由摆动周期及其他参数的测定计算出物体的转动惯量。此法可测定不同形状的物体的转动惯量和弹簧的扭转系数，可与理论值进行比较以及验证转动惯量平行轴定理。

实验内容

1． 测定仪器常数 、 、 和 。

恰当选择测量仪器和用具，减小测量不确定度。自拟实验步骤，确保三线摆的上、下圆盘的水平，使仪器达到最佳测量状态。

2． 测量下圆盘的转动惯量 ，并计算其不确定度。

转动三线摆上方的小圆盘，使其绕自身轴转一角度α，借助线的张力使下圆盘作扭摆运动，而避免产生左右晃动。自己拟定测 的方法，使周期的测量不确定度小于其它测量量的不确定度。利用式（12），求出 ，并推导出不确定度传递公式，计算 的不确定度。

3． 测量圆环的转动惯量

在下圆盘上放上待测圆环，注意使圆环的质心恰好在转动轴上，测量系统的转动惯量。测量圆环的质量 和内、外直径 、 。利用式（14）求出圆环的转动惯量 。并与理论值进行比较，求出相对误差。

圆环绕中心轴的转动惯量的理论值可由下式计算。

式中 和 分别为圆环内、外直径。

4． 验证平行轴定理

将质量和形状尺寸相同的两金属圆柱重叠起来放在下圆盘上，注意使质心与下圆盘的质心重合。测量转动轴通过圆柱质心时，系统的转动惯量 。然后将两圆柱对称地置于下圆盘中心的两侧。测量此时系统的转动惯量 。

测量圆柱质心到中心转轴的距离 ，代入式（15），计算 ，并与测量值 比较。

改变 值，测量一组 ，并作 ~ 的曲线，由曲线求出 和 ，并与实验测量值比较。由此结果的比较，给出结论。

转动惯量必须在题目中求吗?

先看中空薄圆板对中心垂直轴的转动惯量

面积元dS

dS=rdrdθ

dm=mdS/π(R2?-R1?)=[m/π(R2?-R1?)]rdrdθ

则 ?J=∫dm r?=[m/π(R2?-R1?)]∫dθ∫r?dr

θ的积分区间 0--->2π, ?r积分区间 R1--->R2

代入积分上下限 积分可得 ：J =[2m/(R2?-R1?)][(R2^4-R1^4)/4]=m(R2?+R1?)/2

圆筒可以看成很多个这样的圆板 同轴 并在一起，所以 圆筒的转动惯量等于 所有圆板的转动惯量的总和，即 ?J=M(R2?+R1?)/2

扩展资料：

其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。刚体的转动惯量有着重要的物理意义，在科学实验、工程技术、航天、电力、机械、仪表等工业领域也是一个重要参量。

电磁系仪表的指示系统，因线圈的转动惯量不同，可分别用于测量微小电流（检流计）或电量（冲击电流计）。在发动机叶片、飞轮、陀螺以及人造卫星的外形设计上，精确地测定转动惯量，都是十分必要的。

转动惯量只决定于刚体的形状、质量分布和转轴的位置，而同刚体绕轴的转动状态（如角速度的大小）无关。形状规则的匀质刚体，其转动惯量可直接用公式计算得到。

而对于不规则刚体或非均质刚体的转动惯量，一般通过实验的方法来进行测定，因而实验方法就显得十分重要。转动惯量应用于刚体各种运动的动力学计算中。

百度百科-转动惯量

转动惯量并不是必须在题目中求。

分析：转动惯量并不是必须在题目中求，通常可以测量下圆盘的转动惯量，并计算其不确定度；还可以测量圆环的转动惯量。

1、测量下圆盘的转动惯量，并计算其不确定度。

转动三线摆上方的小圆盘，使其绕自身轴转一角度α，借助线的张力使下圆盘作扭摆运动，而避免产生左右晃动。自己拟定测?的方法，使周期的测量不确定度小于其它测量量的不确定度。利用公式求出，并推导出不确定度传递公式计算的不确定度。

2、测量圆环的转动惯量。

在下圆盘上放上待测圆环，注意使圆环的质心恰好在转动轴上，测量系统的转动惯量。测量圆环的质量和内、外直径。利用式求出圆环的转动惯量。并与理论值进行比较，求出相对误差。

测定方法。

测定刚体转动惯量的方法很多，常用的有三线摆、扭摆、复摆等。实验室中最常见的是三线摆法。

该方法通过扭转运动测定物体的转动惯量，其特点是物理图像清楚、操作简便易行、适合各种形状的物体，如机械零件、电机转子、枪炮弹丸、电风扇的风叶等的转动惯量都可用三线摆测定。这种实验方法在理论和技术上有一定的实际意义。