若有任一轴与过
质心的轴平行,且该轴与过质心的轴相距为d,刚体对其
转动惯量为J',则有:
J'=J+md^2
其中J表示相对通过质心的轴的转动惯量。这个定理称为平行轴定理。
因雅各·史丹纳
(Jakob
Steiner)
而命名,史丹纳定理所指的几个理论,其中一个理论就是平行轴定理。
实验方法及公式推导
一个围绕定轴摆动的刚体就是复摆,当摆动的
振幅甚小时,其振动周期
T
为
式中J为复摆对以O
为轴转动时的转动惯量,m
为复摆的质量,g
为当地的
重力加速度,h
为摆的支点O
到摆的质心
G
的距离.
又设复摆对通过质心
G
平行O
轴的轴转动时的转动惯量为
JG,根据平行轴定理得:
而JG又可写成
JG=
m
k
2,k
就是复摆的
回转半径,由此可将⑴式改成为
整理⑶式得:
当
h=
h1
时,I1=
JG
+
mh12,式中h1为支点O1到摆的质心G的距离,J1是以O1为轴时的转动惯量.同理有:
⑷-
⑸得:
上式反映出转轴位置对转动的影响,也是对平行轴定理的检验.在⑹式中令
y=
T2h-
T12h1,x
=
h2-h12,则⑹式变为
从测量可得出
n
组(x,y)
值,用
最小二乘法求出拟合直线y=
a+
bx及
相关系数r,若r接近于1,说明x与y二者
线性相关,平行轴定理得到验证;
或作T2h-
T12h1对h2-h12图线,若到检验为一直线,平行轴定理亦得.