7.2.1 Das Parallelachsen-Theorem - Satz von Steiner (1796-1863)

Abbildung 7.2: Zur Geometrie des Parallelachsen-Theorems

Angenommen wir kennen den Trägheitstensor für einen Körper bezogen auf eine Drehachse durch den Schwerpunkt des Körpers, wollen aber den Körper um eine parallele Achse durch einen Punkt des starren Körpers drehen. Kann man den Trägheitstensor bezogen auf die neue Drehachse durch ausdrücken? Bezeichnet man die Position eines beliebigen Punktes im starren Körper durch (bezogen auf das Schwerpunktsystem) bzw. (bezogen auf das -System), so gilt wegen für die Elemente der Trägheitsmatrix bezogen auf die Drehachse

 
   
   
     
   
     

mit

Länge von    

folgt

 
     

Im Schwerpunktsystem gilt: jede Komponente der Schwerpunktkoordinate (hier die k. Komponente) verschwindet im Schwerpunktsystem, also

   

Man erhält schließlich

   

Somit können wir den Trägheitstensor bezogen auf eine beliebig verschobene Drehachse berechnen. Für das Trägheitsmoment bezogen auf die Achse als Drehachse gilt dann z.B.

   

Die Differenz der Trägheitsmomente bezogen auf den Schwerpunkt und ist gleich der Gesamtmasse des Körpers multipliziert mit dem Abstand zwischen den parallelen Drehachsen.



M. Keim, H.J. Lüdde