题目
(判断题)转动惯量与刚体的质量成正比,质量越大,转动惯量一定越大。()A. 对B. 错
(判断题)转动惯量与刚体的质量成正比,质量越大,转动惯量一定越大。()
A. 对
B. 错
题目解答
答案
B. 错
解析
本题考查转动惯量的的概念及影响因素。解题思路是明确转动惯量的计算公式,根据公式分析转动惯量与质量的关系,判断该说法是否正确。
转动惯量的计算公式为$I = \sum_{i} m_{i} r_{i}^{2}}$,对于质量连续分布的刚体,转动惯量$I=\int r^{2}dm$,其中$m$是刚体的质量,$r$是刚体上各质点到转轴的垂直距离。
从公式可以看出,转动惯量不仅与刚体的质量有关,还与质量的分布以及转轴的位置有关。例如,一个质量为$m$的均匀细杆,当转轴通过其中心且垂直于杆时,转动惯量$I_1=\frac{1}{12}ml^{2}$($l$为杆长);当转轴通过杆的一端且垂直于杆时,转动惯量$I_2 = \frac{1}{3}ml^{2}$。虽然细杆的质量$m$不变,但由于转轴位置改变,转动惯量发生了变化。
再比如,有两个质量相同的圆盘$A$和$B$,圆盘$A$的质量均匀分布,圆盘$B$的质量大部分集中在边缘。当它们绕通过圆心且垂直于盘面垂直的轴转动时,根据转动惯量公式可知,圆盘$B$的转动惯量大于圆盘$A$的转动惯量。这说明即使质量相同,由于质量分布不同,转动惯量也不同。
所以,转动惯量与刚体的质量成正比,质量越大,转动惯量一定越大的说法是错误的。