¿Cuál es el primer momento de área y cómo se usa? Estoy estudiando cómo usar el primer momento para determinar el centro de una placa usando la integral doble. ¿El primer momento significa el par necesario para rotar la placa alrededor del eje x & y?

El primer momento de un área cuantifica la distribución de un área alrededor de un eje. Se calcula como la suma del producto de cada área y su distancia desde el eje. Si bien puede parecer mayormente matemático, una aplicación fantástica del primer momento es verificar si un área está “distribuida simétricamente” alrededor de un eje. Es decir, todos los puntos se distribuyen uniformemente desde ese eje. Esta simetría tiene profundas implicaciones en el análisis estructural.

La segunda aplicación es (como mencionó en la pregunta) en el cálculo del centroide del área, que es ese punto sobre el cual se puede considerar que toda el área está “agrupada”, si mantiene un corte del solo en ese punto, estará perfectamente equilibrado. Es una especie de medida “promedio” de la propagación de todos los puntos. Podría considerarse (en un sentido de mano ondulada) como ese punto sobre el cual el área se distribuye por igual en todas las direcciones. Como con cualquier promedio, sumaría cada área multiplicada por su distancia desde un eje y la dividiría por el área total.

El segundo momento del área, que también se llama el momento de inercia del área, habla de la resistencia interna o la inercia del área a la rotación. Esto ha sido explicado maravillosamente por el usuario de Quora.

En lo que respecta a los pares, debe calcular los momentos de inercia “MASIVOS”, que a veces pueden derivarse de los momentos de inercia del área. Pero son cantidades completamente diferentes. En un sentido simple, el momento de inercia de masa de un cuerpo alrededor de un eje, sería la cantidad de torque requerida para rotar ese cuerpo con una unidad de aceleración angular alrededor del eje.

Todo esto puede ser un poco abrumador al principio, los momentos de Área no hablan sobre la masa de las áreas o densidades o cómo se distribuye el material en sí. Solo hablan sobre la distribución de puntos de esa área sobre un eje. Los momentos de masa hablan de cómo se distribuye la masa sobre un eje. Entonces involucran densidades también. El momento de la masa es a menudo más intuitivo de entender: cuanto más lejos está una masa del eje de rotación, más difícil es rotar. Se requeriría un mayor torque para rotar.

El momento de inercia es el componente geométrico (el I del EI) que comprende la rigidez o resistencia a la flexión de un miembro (también crítico para las columnas). No estoy seguro si ya ha tenido mecánica, pero básicamente cuando dobla un miembro, un lado del miembro se tensa mientras que el otro se comprime.

Una forma intuitiva de pensarlo podría ser la siguiente: tome una regla y comience a intentar doblarla. Sobre el lado delgado / plano notarás que la regla se dobla muy fácilmente, pero cuando intentas doblarla del lado grueso (en el plano de la regla) no quiere doblarse en absoluto. Ahora la regla es el mismo material (y temperatura) en ambos casos, por lo que la resistencia a la flexión debe provenir de variar la forma del miembro, es decir, su distribución del área wrt al centroide de la viga. La flexión del lado plano tiene un momento de inercia muy bajo en comparación con el lado grueso. El lado grueso tiene más área ubicada más lejos del centroide, proporcionando un brazo de momento interno más grande.

El momento de inercia es una propiedad geométrica donde las áreas ubicadas más lejos del centroide son las más eficientes estructuralmente porque proporcionan un brazo de momento interno más grande. Solo piense en ello como una forma de cuantificar la distribución del área que proporciona el brazo de momento interno de un miembro.

El primer momento del área es igual a la suma de la distancia del tiempo del área a un eje. Es una medida de la distribución del área de una forma en relación con un eje. El primer momento de área se usa comúnmente en aplicaciones de ingeniería para determinar el centroide de un objeto o el momento estático del área . Matemáticamente está representado por la fórmula

Dado un área, A , de cualquier forma, y ​​la división de esa área en n número de áreas elementales muy pequeñas ( dAi ). Deje xi e yi ser las distancias (coordenadas) a cada área elemental medida desde un eje xy dado. Ahora, el primer momento de área en las direcciones x e y están respectivamente dados por:

y

Si comienza con el significado de la palabra “momento (física)”, entonces será fácil de entender momento del área.

En física, un momento es una expresión que involucra el producto de una distancia y una cantidad física, suponga que tiene un área (A) como cantidad física, entonces el momento es ‘X * A’, explica cómo se organiza la cantidad física (área) un punto de referencia fijo; Momento de tratar con cantidades físicas medidas a cierta distancia de ese punto de referencia. En principio, cualquier cantidad física puede multiplicarse por la distancia para producir un momento; Las cantidades utilizadas comúnmente incluyen las distribuciones de fuerzas, masas, volumen y carga eléctrica.

No tiene nada que ver con el par.

El primer momento es una propiedad geométrica de un área y surge de la definición de centroide, en un espacio 2D las coordenadas del centroide xc, yc de una forma genérica son:

[matemáticas] x_c = \ frac {\ int_ {A} x dA} {dA} [/ matemáticas]

[matemáticas] y_c = \ frac {\ int_ {A} y dA} {dA} [/ matemáticas]

Básicamente, alguien pensó que sería una buena idea tomar el numerador de las expresiones anteriores y llamarlas el primer momento alrededor del eje y y x respectivamente, el primer momento incluso se usa en ingeniería estructural cuando se debe evaluar el esfuerzo cortante en una viga (tal vez fue aquí donde surgió la idea de llamar a ese momento de cantidad de un área …).

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