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思路:刚体可看成是连续质元组成的一个特殊的质点系,欲求刚体的角动量,可先求各个质元的角动量,然后按矢量运算方法将所有质元的角动量矢量相加而得。
为简单起见,现考察一均匀细棒绕固定轴OZ以角速度ω转动。 现将细棒分为许多质元,设第i个质元的质量为△mi,当细棒转动时,此质元绕轴作半径为ri的圆周运动。它相对于O点的角动量可由质点角动量定义式给出:
△Li =li×△miVi
li为O点到△mi的矢径
Vi为△mi的线速度。
由于Vi ⊥li
故︱△Li︱=△miliVi,方向如图△Li方向,那么,刚体对O点的总角动量为:
L=∑△Li=(Li×△mivi)
在讨论刚体定轴转动时, 刚体定轴转动对通过O点的Z轴的角动量 LZ,就是各质元对O点的角动量沿Z轴的分量△LiZ 的和。
△LiZ=△Licosθ=△milicosθVi=△miri Vi=△mili2ω
LZ=△LiZ=
(△miri2)ω=Jzω
Jz称为刚体对Z轴的转动惯量
刚体定轴转动时对定轴的角动量 = 刚体对该轴的转动惯量 × 刚体对该轴转动角速度