Wir gebrauchen in diesem Artikel das Zeichen. Da das Trägheitsmoment durch Masse mal Radius im Quadrat definiert ist, ergibt sich die Einheit zu. Massenträgheitsmoment berechnen im Video zur Stelle im Video springen (02:08) Wie du oben gesehen hast, ist die Masse und die Rotationsachse der Bewegung des starren Körpers wichtig. Nun kann die Verteilung der Masse innerhalb eines Körpers gleichbleiben oder die Rotationsachse entspricht keiner Symmetrieachse. Trägheitsmoment Zylinder, quer. Im Folgenden findest du Formeln, wie du mit diesen Fällen umgehst. Homogene Massenverteilung Der erste Sonderfall ist, wenn der betrachtete Körper eine homogene Massenverteilung hat. Das bedeutet es gibt keine Unregelmäßigkeiten. So wäre die Massenverteilung keine Funktion mehr, sondern eine Konstante und du kannst sie aus dem Integral herausziehen. Die Formel für das Trägheitsmoment mit einer homogenen Massenverteilung ist: Trägheitsmoment und Steinerscher Satz Kurz zusammengefasst geht es beim Steinerschen Satz um die Verschiebung der Rotationsachse innerhalb eines Körpers.
Deswegen fasst man zunächst die Massepunkte zusammen die alle am selben Radius zur Drehachse liegen, weil sie alle den gleichen Radius und die gleiche Beschleunigung als Konstante haben. Das wär bei einem Zylinder der sich um seine Längsachse rotiert immer ein Zylindermantel. Also als Fläche ein Kreisring und das über eine Konstante Breite b ergibt das Volumen eines Zylindermantels. Die Kreisringfläche ist aber abhängig von Radius und somit auch das Volumen des Zylindermantels. Sie nimmt mit dem Radius zu also A(r) eine Funktion von r. somit kommt hier das dritte r ins Spiel. Nun zur Zusammenfassung. zur Erinnerung In dem r² stecken 2 r. 1. Das erste r ergibt sich aus dem Grundgesetz des Drehmomentes Kraft * RADIUS. 2. 05.4 – Trägheitsmoment eines Hohlzylinders – Mathematical Engineering – LRT. Das zweite r ergibt sich daraus das es bei der Drehbewegung keine konstante Beschleunigung a gibt sondern nur eine konstante Winkelbeschleunigung alpha und die multipliziert erst mit RADIUS die benötigte beschleunigung für das Drehmoment ergibt. denn man mulitpliziert ja das ganze zum Schluss M=I * alpha.
Es handelt sich bei dem obigen Stab um ein physikalisches Pendel, wenn die Auslenkung $\varphi$ sehr klein ist. Wird nun der Stab um den Winkel $\varphi$ nach links ausgelenkt (in Richtung der positiven $y$-Achse), so sorgt die rücktreibende Kraft $F_R$ dafür, dass das Pendel wieder in Richtung der Ruhelage schwingt (und darüber hinaus). Die rücktreibende Kraft ist der Auslenkung entgegengesetzt: Rücktreibende Kraft beim physikalischen Pendel Bei der rücktreibenden Kraft $F_R$ handelt sich dabei um eine Komponente der Gewichtskraft $F_G$. Diese greift im Schwerpunkt $S$ an und bewirkt ein Drehmoment bezüglich des Drehpunktes. Die Komponente $F_A$ wird durch die Aufhängung kompensiert. Methode Hier klicken zum Ausklappen $F_R = -F_G \sin(\varphi)$ Rücktreibende Kraft Diese greift im Schwerpunkt $S$ an und bewirkt ein Drehmoment bezüglich des Drehpunktes: Methode Hier klicken zum Ausklappen $M = F_R \cdot s = -F_G \sin(\varphi) \cdot s$ Drehmoment Es muss unbedingt darauf geachtet werden, dass $s$ der senkrechte Abstand von der Kraft $F_R$ zum Bezugspunkt darstellt.
Und \( \rho(\boldsymbol{r})\) ist die Massendichte des Körpers, die im Allgemeinen vom Ortsvektor \(\boldsymbol{r}\) abhängt. In unserem Fall hat der Zylinder eine homogene Massenverteilung, also ist die Massendichte ortsunabhängig: \( \rho = \text{const}\). Wir dürfen die Massendichte vor das Integral ziehen: Trägheitsmoment als Integral des Radius zum Quadrat über das Volumen mit konstanter Massendichte Anker zu dieser Formel Für die Integration können wir das infinitesimale Volumenelement \(\text{d}v\) des Zylinders mit \(\text{d}r_{\perp}\) ausdrücken und über \(r_{\perp}\) integrieren. Teile den Zylinder in konzentrische, unendlich dünne Hohlzylinder auf, mit der Dicke \(\text{d}r_{\perp}\) und der Höhe \(h\). Du kannst dir diese Integration so vorstellen, dass wir beim Innenradius anfangen und die unendlich dünnen Hohlzyliner über \(r_{\perp}\) aufsummieren, bis wir beim Außenradius ankommen. So ist dann \(\text{d}v\) das Volumen eines unendlich dünnen Hohlzylinders. Der unendlich dünne Hohlzylinder hat die Mantelfläche \(2\pi \, r_{\perp} \, h\).
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