Вращательное движение. Момент инерции тела относительно оси. Теорема Штейнера. Момент силы относительно оси. Равноускоренное вращение.

Вращательное движение (тоже самое, что и вращение тела с неподвижной осью) — вид механического движения, при котором все точки тела (мы рассматриваем абсолютно твердое тело) описывают окружности, расположенные в параллельных плоскостях.

Центры всех окружностей лежат при этом на одной прямой, перпендикулярной к плоскостям окружностей и называемой осью вращения. Ось вращения может располагаться внутри тела и за его пределами.

Момент инерции механической системы относительно неподвижной оси a («осевой момент инерции») — физическая величина J_a, равная сумме произведений масс всех n материальных точек системы на квадраты их расстояний до оси:

где:

m_i — масса i-й точки,

r_i — расстояние от i-й точки до оси.

Осевой момент инерции тела J_a является мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси a подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении.

Момент силы — векторная физическая величина, равная произведению радиус-вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело.

Теорема Штейнера: момент инерции тела J относительно произвольной оси равен сумме момента инерции этого тела J_C относительно параллельной ей оси, проходящей через центр масс тела, и произведения массы тела m на квадрат расстояния d между осями:

где:

J_C — известный момент инерции относительно оси, проходящей через центр масс тела;

J — искомый момент инерции относительно параллельной оси;

m — масса тела;

d — расстояние между указанными осями.

Моментом силы относительно оси называется момент проекции силы на плоскость, перпендикулярную оси, относительно точки пересечения оси с этой плоскостью.

Равноускоренное вращение — вращение с постоянным ускорением.