Момент инерции материальной точки относительно оси вращения Z является мерой инертности для вращательного движения и равен:
, где
m - масса материальной точки, r - расстояние от точки до оси Z.
Момент инерции системы материальных точек относительно оси вращения Z:
Iz =
Момент инерции твёрдого тела относительно оси вращения Z:
dV, где
V - объём тела, r - расстояние от оси Z до элемента объёма тела dV,
- плотность тела.
Моменты инерции тел массой m относительно оси, проходящей через центр масс и совпадающей с осью симметрии тела:
1) стержня длиной l относительно оси, перпендикулярной стержню
,
2) обруча радиуса R (тонкостенного цилиндра)
,
3) диска (сплошного цилиндра) радиуса R
,
4) шара радиуса R
,
Момент силы относительно точки О:
,
где - радиус-вектор, проведённый из точки О к точке приложения силы, - сила. В скалярной форме:
,
где - плечо силы, - угол между и .
Момент силы относительно оси :
, где - составляющая силы, лежащая в плоскости, перпендикулярной оси ,
Теорема Штейнера: , где - момент инерции тела относительно произвольной оси , - момент инерции этого же тела относительно оси, проходящей параллельной первой через его центр масс, а - расстояние между осями.
Кинетическая энергия тела, вращающегося вокруг неподвижной оси : , где - момент инерции тела относительно оси , а z - его угловая скорость.
Кинетическая энергия катящегося тела: , где
- скорость центра масс тела, а Ic - момент инерции тела относительно оси, проходящей через центр масс.
Потенциальная энергия тела: , где hc - высота центра масс тела относительно нулевого уровня.
Координата центра масс составного тела: ,
где и соответственно масса и координата центра масс i тела.
Основное уравнение динамики вращательного движения твёрдого тела относительно неподвижной оси z:
z,
где - проекция на ось z результирующего момента внешних сил, действующих на тело,
z- угловое ускорение, - момент инерции тела относительно оси вращения.
Работа при повороте тела на угол z относительно оси :
z, где
- проекция момента приложенной силы на ось .
Момент импульса материальной точки относительно точки О:
,
где - радиус-вектор, проведённый из точки О к материальной точке, - импульс. В скалярной форме:
L =l p,
Где: - плечо импульса, - угол между и .
Момент импульса твердого тела относительно оси вращения z:
Lz=Iz ωZ
Неинерциальные системы отсчета
Сила инерции при поступательном движении системы отсчета: ,
где -масса тела, -ускорение системы отсчета.
Силы инерции при вращательном движении системы отсчета:
Центробежная сила инерции: , где -масса тела, -угловая скорость системы отсчета, -вектор, проведенный от оси вращения системы к телу;
Сила Кориолиса: , где -масса тела, -угловая скорость системы отсчета, - скорость движения тела относительно неинерциальной системы отсчета.