円柱(円板・ローラー・回転軸など)の質量と半径を入力すると、中心軸まわりの慣性モーメント I を計算できます。回転のしにくさを表す値で、フライホイールの設計や回転体の運動方程式、トルク計算などにそのまま使えます。
中身の詰まった一様な円柱(中実円柱)が中心軸まわりに回るときの慣性モーメントは、次の式で求めます。
I = ½ × m × r²
m は質量、r は半径です。慣性モーメントは「回転させにくさ」を表し、値が大きいほど回り始め・止まりにくくなります。半径が2乗で効くため、半径を2倍にすると I は4倍になります。質量を中心から遠ざけるほど急激に大きくなる点がポイントです。
たとえば m = 2 kg、r = 0.1 m の円柱なら、I = ½ × 2 × 0.1² = ½ × 2 × 0.01 = 0.01 kg·m² となります。
Q. 円柱の長さ(高さ)は関係ないのですか?
A. 中心軸まわりの慣性モーメントには長さは含まれません。質量と半径だけで決まります。ただし軸を横(直径方向)に取る場合は長さも影響するため、別の式になります。
Q. 中空のパイプ(円筒)でも使えますか?
A. このツールは中身の詰まった中実円柱用です。内径のある中空円筒は I = ½ × m ×(外半径² + 内半径²)と別式になるため、結果は一致しません。
Q. 単位はそろえる必要がありますか?
A. はい。質量は kg、半径は m で入力してください。cm を m に直し忘れると結果が大きくずれます(1 cm = 0.01 m)。