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惯量的意思、惯量的详细解释

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惯量的解释

[inertia] [物]∶以物质质量来度量其惯性大小的物理量,其大小与物质质量相应

词语分解

专业解析

惯量(又称转动惯量)是物理学中描述物体抵抗自身转动状态改变能力的物理量,是物体转动时惯性的量度。其核心含义可从以下角度理解:

  1. 基本定义与物理意义

    在经典力学中,惯量特指物体绕某一固定轴旋转时,其质量分布对该轴转动惯性大小的度量。它反映了物体保持原有静止或匀速转动状态的倾向性。要使物体获得角加速度,必须施加力矩,而惯量越大,产生相同角加速度所需的力矩就越大。这与平动中质量(描述物体抵抗平动状态改变的能力)的概念相对应。

  2. 与质量的区别与联系

    惯量(转动惯量)是质量在转动运动中的类比量,但两者有本质区别:

    • 质量是标量,仅取决于物体所含物质的多少。
    • 惯量(转动惯量)则不仅取决于物体的总质量,还高度依赖于质量的分布以及相对于特定转轴的位置。质量离转轴越远,对该轴的惯量就越大。例如,质量相同的圆环和圆盘绕中心轴旋转,圆环的惯量更大。
  3. 计算公式与应用

    对于一个质点绕某轴的转动惯量 ( I ) 定义为该质点的质量 ( m ) 与其到转轴垂直距离 ( r ) 平方的乘积:

    $$ I = m r $$

    对于连续分布的刚体,其绕某轴的转动惯量需要通过积分计算:

    $$ I = int r , dm $$

    其中 ( dm ) 是质量微元,( r ) 是该微元到转轴的垂直距离。惯量在工程和物理学中应用广泛,如计算飞轮的储能能力、分析机械系统的转动稳定性、研究陀螺仪的运动等。

参考资料来源:

  1. 全国科学技术名词审定委员会.《物理学名词》(第三版). 科学出版社.
  2. 张三慧.《大学物理学:力学、热学》(第四版). 清华大学出版社. (说明惯量与质量分布的关系)
  3. 刘鸿文.《材料力学》(第六版). 高等教育出版社. (涉及转动惯量在工程构件分析中的应用)

网络扩展解释

“惯量”是物理学中的一个重要概念,通常指物体抵抗运动状态变化的属性,具体可分为以下两类:

1.平动惯量(惯性)

2.转动惯量

对比说明

其他领域

在工程中,“惯量”可能指系统对变化的响应延迟(如电机启动时的惯性)。但物理学的转动/平动惯量仍是核心含义。

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