体对角线为轴的转动惯量

物理
体对角线为轴的转动惯量

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物理竞赛鹏鹏鹏 更新于2025-1-4 04:22:12

\begin{pmatrix}

\frac{1}{6}ml^2 & 0 & 0 

\\ 0 & \frac{1}{6}ml^2 & 0 

\\ 0 & 0 & \frac{1}{6}ml^2 

\end{pmatrix} \] ###

 2. 体对角线方向的单位向量 立方体的体对角线在坐标系中可以表示为从 \((-l/2, -l/2, -l/2)\) 到 \((l/2, l/2, l/2)\)。对应的方向向量为: \[ \mathbf{d} = \begin{pmatrix} l \\ l \\ l \end{pmatrix} \] 将其规范化为单位向量: \[ \hat{\mathbf{d}} = \frac{1}{\sqrt{3}}\begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix} \] ### 3. 转动惯量的计算 绕任意轴的转动惯量 \( I_{\mathbf{d}} \) 可以通过惯性张量和单位向量 \(\hat{\mathbf{d}}\) 计算如下: \[ I_{\mathbf{d}} = \hat{\mathbf{d}}^T \mathbf{I} \hat{\mathbf{d}} \] 将前面的矩阵和向量代入: \[ I_{\mathbf{d}} = \begin{pmatrix} \frac{1}{\sqrt{3}} & \frac{1}{\sqrt{3}} & \frac{1}{\sqrt{3}} \end{pmatrix} \begin{pmatrix} \frac{1}{6}ml^2 & 0 & 0 \\ 0 & \frac{1}{6}ml^2 & 0 \\ 0 & 0 & \frac{1}{6}ml^2 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} \frac{1}{\sqrt{3}} \\ \frac{1}{\sqrt{3}} \\ \frac{1}{\sqrt{3}} \end{pmatrix} \] 执行矩阵乘法: \[ I_{\mathbf{d}} = \begin{pmatrix} \frac{1}{\sqrt{3}} & \frac{1}{\sqrt{3}} & \frac{1}{\sqrt{3}} \end{pmatrix} \begin{pmatrix} \frac{1}{6}ml^2 \cdot \frac{1}{\sqrt{3}} \\ \frac{1}{6}ml^2 \cdot \frac{1}{\sqrt{3}} \\ \frac{1}{6}ml^2 \cdot \frac{1}{\sqrt{3}} \end{pmatrix} \] 继续计算: \[ I_{\mathbf{d}} = \frac{1}{\sqrt{3}} \cdot \frac{1}{6}ml^2 \cdot \frac{1}{\sqrt{3}} + \frac{1}{\sqrt{3}} \cdot \frac{1}{6}ml^2 \cdot \frac{1}{\sqrt{3}} + \frac{1}{\sqrt{3}} \cdot \frac{1}{6}ml^2 \cdot \frac{1}{\sqrt{3}} \] \[ I_{\mathbf{d}} = 3 \cdot \frac{1}{\sqrt{3}} \cdot \frac{1}{6}ml^2 \cdot \frac{1}{\sqrt{3}} \] \[ I_{\mathbf{d}} = 3 \cdot \frac{1}{3} \cdot \frac{1}{6}ml^2 \] \[ I_{\mathbf{d}} = \frac{1}{6}ml^2 \] 因此,绕立方体体对角线的转动惯量为: \[ I_{\mathbf{d}} = \frac{1}{6}ml^2 \]

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暮雨_晨星
10月前
老师你的排版出问题了
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10月前
美元符号是不是忘记加了
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10月前

?乱码?

打出来试试

$\begin{pmatrix}\frac{1}{6}ml^2 & 0 & 0 \\ 0 & \frac{1}{6}ml^2 & 0 \\ 0 & 0 & \frac{1}{6}ml^2 \end{pmatrix} \]$

1条评论
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10月前

$\begin{pmatrix}\frac{1}{6}ml^2 & 0 & 0 \\ 0 & \frac{1}{6}ml^2 & 0 \\ 0 & 0 & \frac{1}{6}ml^2 \end{pmatrix} $

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舟律
10月前

鹏鹏老师可以发一篇托马斯进动吗?蔡老师讲的没听懂jj-shangxin

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10月前
???
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日升之屋
10月前

Screenshot_20240728-132130.png。。。

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古城先生
7月前
《请各位同学自行学习$\LaTeX$语法翻译本篇内容》