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惯性矩是描述物体转动惯性的重要物理量。它衡量物体抵抗其绕某一轴线转动状态改变的能力。就像质量衡量物体抵抗直线运动状态改变的能力一样，惯性矩衡量物体抵抗转动状态改变的能力。
惯性矩的数学定义是所有质点的质量乘以其到转轴距离平方的总和。公式表示为I等于求和符号下m_i乘以r_i的平方。这里m_i是第i个质点的质量，r_i是该质点到转轴的距离。可以看到，距离转轴越远的质量对惯性矩的贡献越大，因为距离是平方关系。
惯性矩在转动运动中的作用类似于质量在直线运动中的作用。在直线运动中，牛顿第二定律告诉我们力等于质量乘以加速度，质量衡量物体抵抗直线运动状态改变的能力。类似地，在转动运动中，转动定律告诉我们力矩等于惯性矩乘以角加速度，惯性矩衡量物体抵抗转动状态改变的能力。
惯性矩的大小主要取决于两个因素。第一是物体的质量分布，质量越大，惯性矩越大。第二是转轴的位置，这是更重要的因素。质量距离转轴越远，对惯性矩的贡献越大，而且是平方关系。从图中可以看到，当转轴位置改变时，同样的物体会有不同的惯性矩。右边的情况中，质量距转轴更远，所以惯性矩更大。
对于常见的几何体，我们有标准的惯性矩公式。细杆绕其质心轴转动时，惯性矩等于十二分之一倍的质量乘以长度的平方。圆盘绕其质心轴转动时，惯性矩等于二分之一倍的质量乘以半径的平方。球体绕其质心轴转动时，惯性矩等于五分之二倍的质量乘以半径的平方。这些公式在工程和物理计算中非常有用。