Геометрические характеристики поперечных сечений (стр. 2 из 2)

С изменением угла поворота осей a каждая из величинJ_u иJ_vменяется, а сумма их остается неизменной. Следовательно, существует такое a, при котором один из моментов инерции достигает своего максимального значения, в то время как другой момент инерции принимает минимальное значение.

Дифференцируя выражениеJ_u (5) по a и приравнивая производную нулю, находим

(6)

При этом значении угла a один из осевых моментов будет наибольшим, а другой — наименьшим. Одновременно центробежный момент инерцииJ_uvпри указанном угле a обращается в нуль, что легко устанавливается из третьей формулы (5).

Оси, относительно которых центробежный момент инерции равен нулю, а осевые моменты принимают экстремальные значения, называются главными осями. Если они к тому же являются центральными, то тогда они называются главными центральными осями. Осевые моменты инерции относительно главных осей называются главными моментами инерции. Для определения этого первые две формулы (5) перепишем в виде

Далее исключаем при помощи выражения (6) угол a. Тогда

Верхний знак соответствует максимальному моменту инерции, а нижний — минимальному. После того как сечение вычерчено в масштабе и на чертеже показано положение главных осей, нетрудно установить, которой из двух осей соответствует максимальный и которой — минимальный момент инерции.

Если сечение имеет ось симметрии, то эта ось всегда будет главной .Центробежный момент инерции части сечения, расположенной по одну сторону от оси, будет равен моменту части, расположенной по другую сторону, но противоположен ему по знаку. Следовательно, J_ху= 0 и оси х и у являются главными.