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:

重心を通る軸なら0、そうでなければ平行軸の定理に使う距離 d
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結果

結果
I = 0.01 kg·m²
慣性モーメント
量値式
慣性モーメント I0.01 kg·m²I = ½·m·r²
慣性モーメント(g·cm²)100,000 g·cm²1 kg·m² = 10⁷ g·cm²
比較:I = k · m · r²
物体式係数 k
中実球I = ⅖·m·r²0.4
薄い中空球I = ⅔·m·r²0.667
中実円柱・円板I = ½·m·r²0.5
薄いリングI = m·r²1
一様な物体と、記載した回転軸の場合に当てはまります。I = k·m·r² の係数 k を使うと、質量と半径が同じ物体どうしを比べられます。

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

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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