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O teorema de Steiner ou teorema dos eixos paralelos é um teorema que permite calcular o momento de inércia de um sólido rígido relativo a um eixo de rotação que passa por um ponto O, quando são conhecidos o momento de inércia relativo a um eixo paralelo ao anterior e que passa pelo centro de massa do sólido e a distância entre os eixos.
Considerando-se:
ICM denota o momento de inercia do objeto sobre o centro de massa,
M a massa do objeto e d a distância perpendicular entre os dois eixos.
Então o momento de inercia sobre o novo eixo z é dado por:
Esta regra pode ser aplicada com a regra do estiramento e o teorema dos eixos perpendiculares para encontrar momentos de inércia para uma variedade de formatos.
A regra dos eixos paralelos também aplica-se ao segundo momento de área (momento de inércia de área);
onde:
Iz é o momento de inércia de área através do eixo paralelo,
Ix é o momento de inércia de área através do centro de massa da área,
A é a medida de superfície da área, e d é a distância do novo eixo z ao centro de gravidade da área.
O teorema dos eixos paralelos é um dos diversos teoremas referido como teorema de Steiner, devido a Jakob Steiner.
Demonstração
Pode-se supor, sem perda de generalidade, que em um sistema de coordenadas cartesiano a distância perpendicular entre os eixos está sobre o eixo x e que o centro de massa se encontra na origem. O momento de inércia relativo ao eixo z, passando sobre o centro de massa, é:
O momento de inércia relativo ao novo eixo, que dista r, ao longo do eixo x, do centro de massa, é:
Expandindo o quadrado dentro da integral, tem-se:
O primeiro termo é Icm, o segundo se torna mr2 e o terceiro se anula uma vez sendo o centro de massa localizado na origem. Assim:
Em mecânica clássica
Em mecânica clássica, o teorema dos eixos paralelos (também conhecido como teorema de Huygens-Steiner) pode ser generalizado para calcular um novo tensor de inércia Jijde um tensor inércia