* 回転軸: 慣性の瞬間は、ヘリックスがそれ自体の軸の周りを回転しているか、その軸に垂直な軸を回転しているか、または他の軸によって異なるでしょう。
* 質量分布: ヘリックスの質量密度が均一な場合、計算はより簡単になります。質量が不均一な場合、統合が必要になります。
ヘリックスの慣性モーメントを計算するための一般的なアプローチです:
1。ヘリックスを定義します:
- ヘリックスをパラメトリック方程式で定義します。
* x =r* cos(t)
* y =r* sin(t)
* z =b* t
ここで、「r」はヘリックスの半径、「b」はピッチ(連続した回転間の垂直距離)、「t」がパラメーターです。
2。回転軸を選択します: らせんが回転している軸を指定します。
3。ヘリックスを小さな要素に分けます: ヘリックスを無限の質量要素に分割することを想像してください。それぞれに質量「DM」があります。
4。各要素の慣性モーメントを計算します: 選択した軸に関する単一の要素の慣性の瞬間は、以下によって与えられます。
-di =dm * r^2
ここで、「r」は元素から回転軸までの垂直距離です。
5。ヘリックス全体に統合: ヘリックスの全長にわたってDIを統合することにより、すべての無限の要素の慣性モーメントをまとめます。
6。質量分布を考慮してください: ヘリックスに均一な質量密度がある場合、「DM」は要素の長さの関数として表現できます。密度が不均一な場合は、統合で考慮する必要があります。
例:それ自体の軸の周りのヘリックスの慣性の瞬間:
均一な質量密度「ρ」と長さ「L」を持つヘリックスを考えてみましょう。
* パラメトリック方程式: x =r*cos(t)、y =r*sin(t)、z =b*t。
* 回転軸: らせんの軸。
* 質量要素: dm =ρ * ds、ここで、dsは微小微小要素のアーク長です。
* 垂直距離: r =r(要素はすでに軸から距離「r」にあるため)。
* 統合:
- ヘリックスの長さにわたってdi =dm * r^2 =ρ * ds * r^2を統合する必要があります。
- アークの長さdsは、次のように表現できます:ds =sqrt(dx^2 + dy^2 + dz^2)=sqrt(r^2 + b^2) * dt
- 統合の制限は0からl/(b*sqrt(r^2 + b^2))です。
最終結果は、「ρ」、「r」、「b」、および「l」を含む積分式です。
注: 回転の特定の軸と質量分布に応じて、計算は非常に複雑になる可能性があります。高度な統合技術が必要であり、楕円積分が含まれる場合があります。 特定のヘリックスの特定の計算が必要な場合は、ヘリックスと回転軸に関する詳細を提供すると、より正確な解決策が得られます。