本题的关键是正确表示出质元

说明: 从例题 01-05-03-03,例题 01-05-03-04的计算结果和表01-05-03-01所列的公式可以看到,物体的转动惯量除与轴的位置有关外,还与刚体的质量m有关;从例题 01-05-03-04还看出,在质量一定的情况下,转动惯量又与质量的分布有关,亦即与刚体的形状,大小和各部分的密度有关。例如,同质料的质量相等的空心圆柱体和实心圆柱体,对中心轴来说,前者的转动惯量比后者为大。这是因为物体的质量分布得离轴越远,即r越大,它的转动惯量就越大,所以制造飞轮时,常做成大而厚的边缘,借以增大飞轮的转动惯量,使飞轮转动得比较稳定。

 
 
例题 01-05-03-04 如图所示,一质量为m、长为l的均质空心圆柱体(即圆筒),其内,外半径分别为,试求对几何轴Oz的转动惯量。

  解: 在半径r)处,取一薄圆柱壳形状的质元,其长为l,半径为r,厚度为dr。设筒体的密度为,则该质元的质量为
所以圆筒对几何轴Oz的转动惯量
   
由于筒体是均质的,为恒量,因此
圆筒的体积与其密度之乘积,就是整个圆筒的质量m,即 
           
将式代入式,于是得圆筒对oz轴的转动惯量为
           
如果内半径,由式,则得到圆柱体(或圆盘)绕中心轴的转动惯量为 
             
式中,R)是质量为m的圆柱体的半径。若圆筒的壁很薄,则,此时圆筒成为一个半径为R的薄壳筒或薄圆环,由式,它绕中心轴的转动惯量为
            
以上这些结果,均列于表01-05-03-01中。