¿Por qué el momento de inercia de la masa tiene que ser I = r ^ 2 m?

Una pregunta muy relevante. Mucha gente, incluyéndome a mí, al principio, se enoja totalmente con este “concepto artificial”. Esto es así porque los libros de texto no entran en el “por qué”, sino que pasan página por página en “cómo”.

En términos simples, se sigue lógicamente de esta manera:

Par T = Fuerza F x Distancia r (1)

Fuerza F = Aceleración angular Alfa x Distancia r (nuevamente) x dm (partícula de masa pequeña) (2)

Combinando (1) y (2) Torque T = Alpha xrxrx dm

Alpha xrxrx dm cuando se toma como integral es Area Integral (Alpha xrxrx dm), que es nuestro yo familiar.

He explicado esto en términos de Fuerza y ​​Torque, pero si miras profundamente, hay dos cantidades lineales F y r que interactúan entre sí, ten en cuenta que ambas son funciones LINEALES de r.

Algo similar, es decir, la interacción de dos cantidades lineales ocurre en caso de encontrar el estrés como My / I, ¿por qué? porque suponemos que la deformación varía LINEALMENTE, la ley de Hooke también es lineal, por lo tanto, el campo de tensión también es LINEAL, y dM = Estrés (y) xyx dA, por lo tanto

M = integral (kyydA), observe nuevamente que aparece el término y ^ 2.

Puede generalizar este principio en tres dimensiones y luego cantidades aún más complicadas como Ixy comienzan a tener sentido.

Esta respuesta está destinada a aumentar su curiosidad solamente. Necesita resolverlo usted mismo, para que internalice este concepto.

Porque el brazo del momento para la masa aumenta con la longitud y la distancia que recorre por revolución aumenta con la longitud, por lo que termina siendo la longitud al cuadrado. Lo mismo con la energía cinética, debes aplicar fuerza para acelerar un objeto, pero como se mueve más rápido, debes aplicar la fuerza durante una distancia más larga para que la cantidad de energía que se ponga sea cuadrada.

Este efecto es más notable en los intentos de récord mundial de bicicletas aerodinámicas con motor humano. Para los equipos que van casi 90 mph, tienen que tener casi cinco millas de carrera para poner suficiente energía para acelerar. Lo mismo para los automóviles, es fácil llegar a 30 mph pero lleva mucho más tiempo llegar de 70 a 100.