¿Cuál es el momento de inercia de un rectángulo laminar sobre un eje que pasa por una de sus esquinas y es perpendicular a su plano?

Use el teorema del eje perpendicular para encontrar el momento de inercia sobre el centro de masa (es decir, encontrar el I sobre el eje y y x). La I sobre el eje z (como usted pidió) es la suma de estos. Esto equivaldría a:

(1/12) L ^ 2 + (1/12) W ^ 2.

Luego use el teorema del eje paralelo para transformar la rotación a la esquina:

(1/3) L ^ 2 + (1/3) W ^ 2.

Técnicamente, podría aplicar directamente el teorema del eje perpendicular a la esquina, pero luego necesitaría saber el momento de inercia de una barra sobre su extremo, y a menudo es más útil encontrar primero el I sobre el centro de masa para que pueda transformarse en cualquier punto que desee a través del teorema del eje paralelo.

Alternativamente, puede encontrar esta solución con una integral doble, que se integra dos veces a lo largo de los ejes x e y: densidad (x ^ 2 + y ^ 2) dx dy.

(ml ^ 2) / 3 + (mb ^ 2) / 3

Considere una lámina de longitud l y anchura b. Consideremos primero el eje que pasa a través del com y se extiende a lo largo del rectángulo. recuerde que este eje está en el plano de la lámina. ahora para encontrar el momento de inercia, use el método estándar de integración sobre (r ^ 2) dm. para encontrar dm corta la lámina en tiras. cada tira tiene dimensiones dx y ancho b. entonces dm = M / A (donde A = l * b) * dx * b
así, I = integral [(x ^ 2) * dm] y los límites son de -l / 2 a + l / 2. esto da Ml ^ 2/12. ahora cambie este eje usando el teorema del eje paralelo a la amplitud del rectángulo. eso será Ml ^ 2/12 + M * (l / 2) ^ 2 = ml ^ 2/3.
Considere ahora de manera similar un eje que atraviesa el com y a lo largo de la longitud. nuevamente siga el mismo procedimiento y corte la lámina en tiras. esta vez cada tira será de dimensiones dx * l. eso dará mb ^ 2/12. ahora cambie el eje a la longitud usando el teorema del eje paralelo. eso será mb ^ 2/12 + m (b / 2) ^ 2.
así que eso es mb ^ 2/3.
entonces el momento de inercia para un eje a lo largo de la anchura es ml ^ 2/3 y a lo largo de la longitud es mb ^ 2/3
usando el teorema del eje perpendicular, el I final que desea será la suma de estos dos.
de ahí ml ^ 2/3 + mb ^ 2/3.

Espero que ayude. 🙂

Puede simplificar esto, calculando directamente I para ejes a lo largo y ancho y resumiéndolo. ambos métodos están bien siempre que sepa lo que está haciendo.

Este es un ejercicio para usar el teorema del eje paralelo. Sugerencia use la definición de momento de inercia y un pequeño cálculo para encontrar el momento de inercia en el centro del rectángulo O encuentre la respuesta en el texto relevante o simplemente busque en Google la respuesta. Usa el teorema del eje paralelo para encontrar el momento de inercia sobre un eje que pasa por una de las esquinas.