07/11/23

(MI) Momento d'inerzia di un cono **

Continuiamo nella nostra carrellata dei momenti angolari di solidi regolari. Passiamo  a quello di un cono pieno che ha per raggio di base R e per altezza h.

Poniamo in Fig. 1 il nostro cono con il vertice in basso e poniamo l'origine in questo punto con l'asse del cono come asse z.

Figura 1

Prendiamo una fetta sottile del cono di altezza dz che si trovi a una distanza OH = z dal vertice. Dalla similitudine dei triangoli SQO e HPO possiamo scrivere:

HP = (R/h)z

Il suo volume infinitesimo risulta essere :

dV = π HP2 dz = π (R2/h2)z2 dz

e la massa

dm = π ρ(R2/h2)z2 dz

Conosciamo, ormai, molto bene il momento d'inerzia di un disco sottile, che vale:

I = 1/2 m r2

nel nostro caso, il disco sottile ha, perciò, un momento d'inerzia pari a:

dI = 1/2 m HP2 = 1/2 π ρ(R2/h2)z2 dz · (R/h)2z2

dI = 1/2 π ρ(R4/h4)z4 dz 

Non ci resta che integrare per z che varia tra o e h

I = 1/2 π ρ(R4/h4)oh z4 dz

I = 1/2 π ρ(R4/h4) [z5/5]oh = 1/2 π ρ(R4/h4) h5/5 = 1/10 π ρ R4 h               .... (1)

La densità ρ del cono può scriversi come rapporto tra massa M e volume V

ρ = M/(πR2 h/3) =  3M/πR2 h

Sostituendo nella (1) otteniamo:

I = 1/10 π R4 h 3M/πR2 h

I = (3/10) M R2

Il risultato ottenuto ci dice che il momento d'inerzia di un cono NON dipende dalla sua altezza, ma solo dalla massa e dal raggio di base.

2 commenti

  1. alberto salvagno

    tutto bello  e chiaro se ti ricordi di cancellare  ρ nella penultima espressione

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