Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng tiên tiến, momen lực đã và đang mang đến cho chúng ta những ứng dụng cực kỳ tuyệt vời trong cuộc sống hiện đại ngày nay. Đương nhiên sẽ thật thiếu sót khi không nhắc đến những ứng dụng tuyệt vời của momen quán tính. Để hiểu rõ hơn về đại lượng này, cùng chúng tôi làm rõ vấn đề: Momen quán tính là gì? Nó có thể mang đến những ứng dụng như thế nào cho cuộc sống của chúng ta?
Momen quán tính là gì? Những yếu tố có thể tác động đến độ lớn momen quán tính
Momen quán tính là một trong những loại momen mang đến cho con người khá nhiều ứng dụng cực kỳ tuyệt vời. Khi một vật cứng thực hiện chuyển động quay quanh một trục cố định chắc chắn sẽ có sự xuất hiện của momen quán tính. Hiểu một cách đơn giản, momen quán tính được hiểu là lực cản của vật thay đổi vận tốc góc cũng giống như cách khối lượng của vật biểu thị khả năng chống lại sự thay đổi của vận tốc trong chuyển động thông thường. Đại lượng này thường được thể hiện thông qua biến I trên các phương trình được hiển thị.
Tuy nhiên đây không hẳn là đại lượng cố định bởi nó được tính toán dựa trên sự phân bố khối lượng cũng như vị trí của trục do đó tại mỗi vị trí khác nhau chúng ta sẽ xác định được một giá trị momen quán tính khác nhau. Ngoài ra đại lượng này còn bị ảnh hưởng bởi một vài yếu tố khác như: Hình dạng của vật, sự phân bố khối lượng của vật hay vị trí đặt trục quay.
Công thức tính giá trị độ lớn momen quán tính
Như chúng ta đều biết, momen quán tính của vật thể là giá trị có thể được tích cho bất kỳ vật cứng nào đang thực hiện chuyển động quay quanh trục cố định. Tùy vào sự phân bố khối lượng cũng như khoảng cách, cách quay của vật mà tại mỗi thời điểm chúng ta sẽ có những giá trị khác nhau.
Công thức chung nhất
Dựa vào khái niệm về momen quán tính, người ta có thể đưa ra một công thức chung nhất để tính giá trị độ lớn của đại lượng này như sau:
I = mr2
Trong đó:
M là khối lượng của vật
R là khoảng cách của vật đến trục quay
Cách tính momen quán tính bằng tích phân
Việc sử dụng công thức chung cho những vật thể được coi là tập hợp điểm riêng biệt tương đối dễ dàng. Tuy nhiên, công thức này gần như không thể áp dụng nếu bạn muốn tính cho đối tượng phức tạp hơn. Khi đó bạn cần dùng công thức tính tích phân cho toàn bộ khối lượng. Giá trị độ lớn momen lực chính là hàm mật độ khối tại mỗi điểm r. Trong đó r là vecto bán kính được tính từ các điểm đến trục quay.
Hình cầu rỗng
Đối với những vật thể quay có dạng hình cầu rỗng với thành mỏng không đáng kể. Vật thực hiện hoạt động quay quanh trục đi qua tâm quả cầu. Muốn xác định độ lớn momen quán tính, bạn có thể xác định theo công thức như sau:
I = (2/5) mr2
Quả cầu rắn
Công thức trên chỉ được áp dụng cho những vật quay hình cầu rỗng với độ lớn thành không đáng kể. Để xác định độ lớn momen quán tính cho những vật thể hình cầu rắn, bạn có thể xác định theo công thức sau:
I = (2/3) mr2
Tương tự trong đó:
M là khối lượng vật rắn
R là bán kính của quả cầu
Vật thể dạng hình chữ nhật với trục quay xuyên tâm
Đối với vật quay dạng hình chữ nhật mỏng, thực hiện thao tác quay trên trục vuông góc với tâm của tấm . Độ lớn momen quán tính được xác định thông qua công thức:
I = (1/12)m(a2+b2 )
Trong đó:
M là khối lượng của vật
A là chiều dài hình chữ nhật
B là chiều rộng hình chữ nhật
Có thể bạn quan tâm:
Momen lực là gì? Ứng dụng của momen lực trong đời sống
Trên đây là một số thông tin cực kỳ hữu ích cho chúng ta hiểu chính xác momen quán tính là gì? Và một số công thức tính momen quán tính cho một số vật thể quay với hình dạng đặc biệt. Mong rằng những thông tin được chia sẻ trên đây sẽ giúp ích cho bạn trong quá trình tìm hiểu và tham khảo thông tin.
