Gyroscope Larnging 001: Angle Momentum Rotational Inertia
Angle Momentum : 角动量, 标识质点矢径扫过面积速度的大小, 也被称为动量矩。从意义可以看出, 它跟矢径大小以及角速度有关,矢径越大,角速度越大,则角动量越大。
角动量公式: 物体到原点的矢径和其动量的叉积: L= r x p = r x (mv) = mr²ω=Iω
L表示角动量;
r表示以质点到旋转中心(轴心)的矢径, 方向由原点指向质点;
p表示动量;
v表示质点的线速度(方向沿运动曲线切线方向); 线速度和角速度的关系是 v = ω x r, 三者全是矢量;
ω表示角速度,是矢量;
I被定义为转动惯量,Rotational Inertial; 沿自转轴的转动惯量被称为极转动惯量;
从定义和公式可以看出, 角动量是两个矢量的叉乘, 遵循右手螺旋发展;
例如:《惯性导航》第二版 例2.1
例: 一个转子的极转动惯量Iz = 398克*厘米², 转子的转速为n=24000转/分钟, 求转子的角动量。
解: 转子自转角速度 ω = n*2π = 24000*2*3.1415/60 = 2513.27 (弧度/秒)
角动量为 : L = Iz*ω = 398 * 2513.27 = 1000281.46 克*厘米²*弧度/秒 = 1000281.46 /9.8 /1000 (克力*厘米*秒) = 1020 (克力*厘米*秒)
克力: 1克物体受到的重力; 1克力= 9.8牛/1000 ; 所以1克力是让1克物体加速到1000厘米/秒²的力;
又由于牛顿定律 F = ma ,S=0.5*a*t² 推得 a= 2S*t² ,因此 F = m*2S*t² ;
Rotational Inertial: 转动惯量, 表征缸体绕轴转动时的惯性(保持匀速圆周运动或静止的特性),用字母I表示,I = mr²。 可以看出跟质量和质点到转轴的距离有关;
转动惯量在旋转力学中的角色相当于现行动力学中的质量,可类比的理解为一个质点对于旋转运动的惯性。
角动量是个标量,其值取决于物体的形状、质量分布以及转轴的位置,同缸体绕轴的转动状态(如角速度的大小)无关。
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