Enunciado

Dado um corpo arbitrário e três eixos retangulares x , y   e   z , demonstre que o momento de inércia do corpo em relação a qualquer um dos três eixos não pode ser maior que a soma dos momentos de inércia do corpo em relação aos outros dois eixos. Em outras palavras, demonstre que a desigualdade I x ≤ I y + I z e as duas desigualdades similares são satisfeitas. Além disso, demonstre que I y ≥ I x 2 caso o corpo seja sólido de revolução homogêneo com x representando o eixo de revolução e y o eixo transversal.

Passo 1

Desejamos mostrar que I y + I z ≥ I x , então, vamos partir da definição

I y = ∫ z 2 + x 2 d m

I z = ∫ x 2 + y 2   d m

Então,

I y + I z = ∫ z 2 + x 2 d m + ∫ x 2 + y 2   d m

Usando a linearidade da integral podemos fazer

I y + I z =   ∫ z 2 + y 2 d m + 2 ⋅ ∫ x 2 d m ≥ 0

Pela definição temos também que

I x = ∫ y 2 + z 2   d m   e   ∫ x 2   d m ≥ 0

Portanto, I y + I z ≥ I x e as outras desigualdades são provadas da mesma forma.

Passo 2

Se x é o eixo de revolução podemos inferir que

I z = I y

Pegando a desigualdade provada anteriormente vamos ter

I y + I z ≥ I x → I y + I y ≥ I x

2 I y ≥ I x → I y ≥ I x 2

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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