慣性モーメントの計算
慣性モーメントの計算では、代表的な物体の質量と寸法を入力するだけで、I(kg·m²)が公式つきで求まります。必要なら平行軸の定理(シュタイナーの定理)で、ずらした回転軸の値も計算できます。
計算例:物体と回転軸: 中実円柱または円板(軸は長さ方向) · 質量 2 · 質量の単位: kg · 長さの単位: cm · 半径 r 10 → 結果:I = 0.01 kg·m²。出典:Wikipedia – Massenträgheitsmoment (単純な物体の式、平行軸の定理)。更新日:
計算方法
慣性モーメントは、物体が回転の変化にどれだけ逆らうかを表します。質量2 kg、半径10 cmの中実円柱なら、I = ½·m·r² = 0.01 kg·m² です。
主な公式
- 中実円柱・円板:I = ½·m·r²
- 中空円柱:I = ½·m·(R² + r²)
- 球:I = ⅖·m·r²、薄い中空球:I = ⅔·m·r²
- 棒(中央まわり):I = m·L²/12、(端まわり):I = m·L²/3
- 直方体(中心を通る軸):I = m·(a² + b²)/12
- 薄いリング:I = m·r²
軸をずらすとき:平行軸の定理
回転軸が重心を通る軸と平行で距離がdのとき、m·d² を足します:I′ = I + m·d²。長さ1 m、質量2 kgの棒は、中央まわりで0.167 kg·m²、端まわりで0.667 kg·m² です。d = 0.5 m から 2 × 0.25 = 0.5 kg·m² が加わるためです。
質量が軸から遠いほど慣性モーメントは大きくなります。質量と半径が同じなら、リング(k = 1)は円板(k = ½)の2倍です。
よくある質問
球の慣性モーメントはどう計算しますか?
中心を通る軸のまわりで、中実球は I = ⅖·m·r²、薄い中空球は I = ⅔·m·r² です。
平行軸の定理とは何ですか?
I′ = I + m·d²。重心を通る軸に平行で距離dの軸まわりの慣性モーメントは、重心まわりの値に m·d² を足したものです。
慣性モーメントの単位は何ですか?
kg·m² です。データシートでよく使われる g·cm² も併せて表示します(1 kg·m² = 10⁷ g·cm²)。
出典・根拠
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