先簡單的介紹一下給題主一個比較直觀的感受。類比一下,你用同樣的力在兩個不同的物體上作用,質量重的那個物體速度變化慢。同樣你用相同的力矩(注意讓物體平動的叫做力,讓物體轉動的叫做力矩)作用在一個物體上想讓他轉動,不同的物體角速度變化的快慢也是不一樣的,影響角速度變化快慢的這個因素就是轉動慣量。按照生活經驗來看形狀大小體積相同的兩個物體,在相同的力矩作用相同的時間後質量重的那個物體角速度改變的較慢。所以可能有一種轉動慣量就跟質量差不多這種感覺,實際上形狀體積大小完全相同的兩個物體也有可能有不同的轉動慣量的,關鍵就在於質量分佈的均勻程度是否相同。舉個例子:假設有這樣兩個物體,質量大小體積完全相同,陰影部分密度比空白部分大。但是你把他們放在坡度相同的坡面上會發現他們滾動的速度變化不一樣,右邊那個角速度變化更快,這是為什麼呢?答案就是因為它的質量集中在轉動軸,所以右邊那個轉動慣量小角速度變化自然就大咯。為什麼右邊那個轉動慣量就小呢?這個我就要來看轉動慣量的計算公式了。如圖,J就代表轉動慣量,m(i)代表該物體內一個極小的單位(質元)的質量,r(i)代表該質元與轉軸距離。也就是說,把這個物體分成很多微小的等份,每一等份的質量乘以距離平方的和就是轉動慣量,這樣就能解釋為什麼上圖右邊那個轉動慣量小了,右圖的質量分佈更集中於轉軸,雖然m(i)相同,但是r(i)更小,所以乘積的大小更小,所以轉動慣量也更小。以上就是我個人對於轉動慣量的理解,如果有不對的地方歡迎指正。
先簡單的介紹一下給題主一個比較直觀的感受。類比一下,你用同樣的力在兩個不同的物體上作用,質量重的那個物體速度變化慢。同樣你用相同的力矩(注意讓物體平動的叫做力,讓物體轉動的叫做力矩)作用在一個物體上想讓他轉動,不同的物體角速度變化的快慢也是不一樣的,影響角速度變化快慢的這個因素就是轉動慣量。按照生活經驗來看形狀大小體積相同的兩個物體,在相同的力矩作用相同的時間後質量重的那個物體角速度改變的較慢。所以可能有一種轉動慣量就跟質量差不多這種感覺,實際上形狀體積大小完全相同的兩個物體也有可能有不同的轉動慣量的,關鍵就在於質量分佈的均勻程度是否相同。舉個例子:假設有這樣兩個物體,質量大小體積完全相同,陰影部分密度比空白部分大。但是你把他們放在坡度相同的坡面上會發現他們滾動的速度變化不一樣,右邊那個角速度變化更快,這是為什麼呢?答案就是因為它的質量集中在轉動軸,所以右邊那個轉動慣量小角速度變化自然就大咯。為什麼右邊那個轉動慣量就小呢?這個我就要來看轉動慣量的計算公式了。如圖,J就代表轉動慣量,m(i)代表該物體內一個極小的單位(質元)的質量,r(i)代表該質元與轉軸距離。也就是說,把這個物體分成很多微小的等份,每一等份的質量乘以距離平方的和就是轉動慣量,這樣就能解釋為什麼上圖右邊那個轉動慣量小了,右圖的質量分佈更集中於轉軸,雖然m(i)相同,但是r(i)更小,所以乘積的大小更小,所以轉動慣量也更小。以上就是我個人對於轉動慣量的理解,如果有不對的地方歡迎指正。