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正n边形过中心转轴的转动惯量

2023-03-19 16:08 作者:舃㢽䣮  | 我要投稿

设正n边形外接圆半径r,则此题转化为过腰长为r的等腰三角形的顶点的转动惯量I.

设顶角为%5Ctheta,则I%3DI_c%2Bmd%5E2%3DI_c%2B%5Cfrac%7B4%7D%7B9%7DmR%5E2%5Ccos%5E2%5Cfrac%7B%5Ctheta%7D%7B2%7DC为等腰三角形重心。

由量纲法,设I_c%3DkmR%5E2,易得k%3D%5Cfrac%7B1%7D%7B18%7D%5Ccos%5E2%5Cfrac%7B%5Ctheta%7D%7B2%7D%2B%20%5Cfrac%7B1%7D%7B6%7D%5Csin%5E2%5Cfrac%7B%5Ctheta%7D%7B2%7D

所以I%3D(%5Cfrac%7B1%7D%7B2%7DmR%5E2%5Ccos%5E2%5Cfrac%7B%5Ctheta%7D%7B2%7D%2B%20%5Cfrac%7B1%7D%7B6%7DmR%5E2%5Csin%5E2%5Cfrac%7B%5Ctheta%7D%7B2%7D)

设正n边形质量m,则答案I_n%3D(%5Cfrac%7B1%7D%7B2%7DmR%5E2%5Ccos%5E2%5Cfrac%7B%5Cpi%7D%7Bn%7D%2B%20%5Cfrac%7B1%7D%7B6%7DmR%5E2%5Csin%5E2%5Cfrac%7B%5Cpi%7D%7Bn%7D)

n%5Crightarrow%20%5CinftyI_n%5Crightarrow%20%5Cfrac%7B1%7D%7B2%7DmR%5E2,即为圆盘过中心轴转动惯量。

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