显然,轴将棒分成长度分别为(0.5*L+h)和(0.5*L-h)的两段,将这两段对轴的转动惯量相加,即可得到结果。
题目缺少条件:棒的总质量M。
先对长度为(0.5*L+h)这段,它对轴的转动惯量是
I1=∫ r^2 *( M / L ) dr ,r 的积分区间是从0到(0.5*L+h)
得 I1=[ M / (3L) ] * r^3
将 r 的积分区间 0到(0.5*L+h)代入上式,得 I1=[ M / (3L) ] * ( 0.5*L+h)^3
同理,对长度为(0.5*L-h)这段,积分过程与上述一样,只要把对应的积分区间改为
从0到(0.5*L-h),所以得这段棒对轴的转动惯量是 I2=[ M / (3L) ] * ( 0.5*L-h)^3
那么,整个棒对轴的转动惯量是I=I1+I2=[ M / (3L) ] * [ ( 0.5*L+h)^3+( 0.5*L-h)^3 ]
利用公式 a^3+b^3=(a+b)(a^2-ab+b^2) ,简化上面结果是
I=M*(12*h^2+L^2)/ 12
棒的中点为1/2L,和棒中点相距h的轴转动,细棒的质量为m
1)假设,h<1/2L,转轴与细棒相交,则细棒分为(1/2L+h)和(1/2L-h)两段转动。
则转动惯量为(m / L ) r² dr 的积分
=【(m / L ) ×1/3(1/2L+h)³- 0】 +【 (m / L ) ×1/3(1/2L-h)³-0】
=(m/L)×1/3×(1/2L+h)³+(m/L)×1/3×(1/2L-h)³=m(1/12L²+h²)
2)假设h大于1/2L, 转轴在细棒之外
则转动惯量=(m/L)×1/3(1/2L+h)³ -(m/L)×1/3(h-1/2L)³=m(1/4L²+1/3h²)