Momento de inercia de un sistema de barra y bola

Tengo un problema en el que una varilla de longitud d tiene masa metro y una masa puntual de 2 metro está en el extremo izquierdo de la misma. Quiero calcular los momentos de inercia de varios ejes todos perpendiculares a la varilla. Ya calculé correctamente el momento de inercia directamente para el eje que pasa por el punto medio de la barra, encontrando que es 7 metro d 2 12 . Pero luego se me ocurrió que esto sería más eficiente si encontrara el momento de inercia a través del centro de masa y usara el teorema de los ejes paralelos repetidamente.

Para hacer eso, calculé el centro de masa del sistema y encontré que era d / 6 . Luego calculé el momento de inercia a través del centro de masa en dos partes, una para la masa de la barra misma,

d / 6 5 d / 6 r 2 d metro = λ r 3 3 | d / 6 5 d / 6 = metro 3 d [ ( 5 d 6 ) 3 ( d 6 ) 3 ]

= metro d 2 3 ( 126 6 3 ) = 7 metro d 2 36

Pero luego tengo que agregar la masa de la pelota al final que contribuye 2 metro ( d / 6 ) 2 al momento de inercia y por lo tanto el momento en el centro es

I C metro = metro d 2 4

Ahora, sin embargo, cuando uso el teorema de los ejes paralelos para obtener el momento de inercia en el punto medio, obtengo

metro d 2 4 + metro ( 2 d / 6 ) 2 = 13 metro d 2 36

Claramente no obtengo la respuesta correcta.

Respuestas (1)

Cuando aplica el teorema del eje paralelo en la última línea, necesita sustituir 3 metro para la masa en el segundo término de su ecuación, como metro + 2 metro es la masa total de su sistema. (Similarmente, 1 4 metro d 2 es el momento de inercia total del sistema con respecto a un eje que pasa por el punto medio de la barra).

Después de hacerlo, su ecuación se evalúa como 1 4 metro d 2 + 1 3 metro d 2 = 7 12 metro d 2 .