[natuurkunde] traagheidsmoment

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 689

[natuurkunde] traagheidsmoment

Ik snap zowat alle theorie van impulsmoment en traagheidsmoment in mijn boek, maar toch snap ik de voorbeelden niet, en daarvoor dit vraagje:

Het impulsmoment \(L\) t.o.v. de as [itrex]O[/itex] is
\(\vec{L_O} = \sum \limits_{i=1}^n m_i r_i^2 \omega \vec{e_z}\)
indien de drager van de kromtestraal \(\vec{r_i}\) de x-as is, en de drager van de snelheidsvector \(\vec{v_i} = \vec{r_i} \omega\) de y-as is, met
\(\vec{L_O} = I_O \omega \vec{e_z}\)
met \(I_O\) het traagheidsmoment om de as O, en
\(I_O = \sum \limits_{i=1}^n m_i r_i^2\)
.

Dit snap ik allemaal. Maar dan geven ze een tabel met enkele traagheidsmomenten van enkele lichamen, en daar loopt het mis.

Als voorbeeld geef ik de 'berekening' (='t is maar 1 lijntje) van een staaf bijvoorbeeld.

Voor een staaf van lengte L en oppervlakte sectie A geldt:
\(m = \rho L A\)
en
\(I_x = I_y = \frac{1}{12}mL^2\)
Daarin bedoelen ze dat
\(I_x\)
bijvoorbeeld het traagheidmoment om de x-as is. Hoe ze tot de massa komen snap ik, maar hoe komen ze tot dat traagheidmoment?

Denis
"Her face shown like the sun that I strived to reach."

Berichten: 37

Re: [natuurkunde] traagheidsmoment

I= integraal van r² dm

de massa van de lat m is homogeen verdeeld, dus er zit evenveel massa bij een evengroot stukje lat, dus: dm/m=dr/L

Dus dm=dr m/L

Invullen levert de integraal van r²m/L dr.

Laat nu dr lopen van -1/2 L tot 1/2L, dat levert:

m/L*[1/3 r³]1/2L tot - 1/2L = m/L * (1/24 L³--1/24L³) = m/L * (1/12 L³ = 1/12 mL²

Sorry voor het ontbreken van Latex

Gebruikersavatar
Berichten: 689

Re: [natuurkunde] traagheidsmoment

Amon schreef:I= integraal van r² dm

de massa van de lat m is homogeen verdeeld, dus er zit evenveel massa bij een evengroot stukje lat, dus: dm/m=dr/L

Dus dm=dr m/L

Invullen levert de integraal van r²m/L dr.

Laat nu dr lopen van -1/2 L tot 1/2L, dat levert:

m/L*[1/3 r³]1/2L tot - 1/2L = m/L * (1/24 L³--1/24L³) = m/L * (1/12 L³ = 1/12 mL²

Sorry voor het ontbreken van Latex
Alvast bedankt voor de hulp!

Dus, als ik het goed begrijp,
\(I_x = \int \limits_{m_1}^{m_2} r^2 \; dm\)
, integratievariabele verandering
\(dm = \frac{m}{L} dr\)
naar
\(I_x = \int \limits_{m_1}^{m_2} r^2 \; dm = \int \limits_{r_1}^{r_2} r^2 \frac{m}{L} \; dr = \frac{m}{L} \int \limits_{-\frac{1}{2}L}^{\frac{1}{2}L} r^2 \; dr = \frac{m}{3L} \left( \frac{1}{8}L^3 + \frac{1}{8}L^3 \right) = \frac{m}{12}L^2 \)


Dat lijkt te kloppen. Alleen met die
\(dm = \frac{m}{L} dr\)
heb ik een probleem. De verhouding van elementaire massa tot totale massa is gelijk aan de verhouding van de elementaire lengte tot de totale lengte, dus ik ben wel akkoord met de formule
\(\frac{dm}{m} = \frac{dr}{L}\)
, wat hetzelfde is als
\(dm = \frac{m}{L} dr\)
. Maar aan de andere kant, de afgeleide van de massa naar de afstand is gelijk aan m/L klinkt wat raar in mijn opzicht. Maar het is logisch dat de massa verandert volgens de lengte met een factor m/L...

Denis (die toegeeft dat dat laatste wat ongelukkig verwoord is...)
"Her face shown like the sun that I strived to reach."

Berichten: 37

Re: [natuurkunde] traagheidsmoment

dm/m=dr/L gaat ook niet over een 'soort afgeleide' of zoiets dergelijks. Het zegt gewoon dat de verdeling van de massa gelijk is aan de verdeling van de lengte, dat moet genoeg zijn om de mogen zeggen dat je dm omschrijft naar dm=m/L dr

Gebruikersavatar
Berichten: 689

Re: [natuurkunde] traagheidsmoment

dm/m=dr/L gaat ook niet over een 'soort afgeleide' of zoiets dergelijks. Het zegt gewoon dat de verdeling van de massa gelijk is aan de verdeling van de lengte, dat moet genoeg zijn om de mogen zeggen dat je dm omschrijft naar dm=m/L dr
Inderdaad, dus met die dm/m=dr/L ben ik zeker akkoord. Maar je kan die ook herschrijven als dm/dr =m/L, en dat is toch een afgeleide? En dat vond ik raar klinken. Maar geen probleem, ik snap de integraal en hoe je het traagheidsmoment moet uitrekenen.

Denis
"Her face shown like the sun that I strived to reach."

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.271

Re: [natuurkunde] traagheidsmoment

ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Gebruikersavatar
Berichten: 689

Re: [natuurkunde] traagheidsmoment

Wolfram berekent het blijkbaar via
\(\int_V r^2 \rho \; dV\)
, of toch in die aard. Dat komt op hetzelfde neer, uiteindelijk, want
\(\rho \; dV = dm\)
. Toch bedankt voor de link!

Denis
"Her face shown like the sun that I strived to reach."

Reageer