第11講:力矩by張龍

知識(shí)點(diǎn)

  • 力矩是矢量掉分,描述力對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的影響
  • 力矩的直觀感受
  • 力矩的矢量定義:大小,方向
    • 大小:|\vec{M}|=|\vec{r}||\vec{F}|\sin\theta
    • 方向:矢量叉乘法和直觀法
小tip

  • 建立直觀圖像酥郭,永遠(yuǎn)比記憶公式更能培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力
表達(dá)題

  • “力矩的大小”代表力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì):力矩越大华坦,代表轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)越大;力矩為零不从,代表轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)為零惜姐。則圖中,力矩最大的(這四個(gè)力大小相等椿息、方向不同歹袁;轉(zhuǎn)軸垂直于黑板面;力在轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi))是

解答:
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  • 努力建立直觀圖像比記憶公式更能培養(yǎng)你的能力寝优√跆颍“力矩的大小”代表力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì):力矩越大,代表轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)越大乏矾;力矩為零孟抗,代表轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)為零。則半徑為R钻心,質(zhì)量為M定滑輪夸浅,其重力的力矩為
    > 提示:若只受重力作用,滑輪會(huì)轉(zhuǎn)起來嗎扔役?

解答:不會(huì)轉(zhuǎn)起來帆喇。由于定滑輪質(zhì)量分布是均勻的,所以左右兩部分各自重力產(chǎn)生的
力距方向相同大小相反亿胸,也就是合力矩M=0坯钦。

  • 努力建立直觀圖像比記憶公式更能培養(yǎng)你的能力〕扌“力矩的方向”與轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)的方向符合“右手定則”婉刀。如圖,轉(zhuǎn)軸垂直于紙面序仙,力在轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)突颊,且約定垂直向外為力矩的正方向。則說法正確的是

解答:在該力作用下潘悼,剛體有逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)律秃;右手四指握向轉(zhuǎn)動(dòng)的方向,大拇指的方向即為力矩的方向:垂直紙面向外治唤;與約定方向相同棒动,可用正數(shù)表示。

  • 力矩的數(shù)學(xué)定義是\vec{M}=\vec{r}\times\vec{F}宾添。矢量叉乘的方向在工程中經(jīng)常會(huì)遇到船惨,千萬不要逃避柜裸,爭取一次學(xué)會(huì)。有兩種方法來記憶粱锐。
    • (1)直觀法:先找到轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)的方向疙挺,右手四指沿著轉(zhuǎn)動(dòng)方向握好,大拇指的方向就是力矩的方向怜浅。

    • (2) 矢量叉乘法:首先铐然,\vec{r}\vec{F}構(gòu)成了一個(gè)平面,\vec{M}的方向必然垂直于該平面海雪。右手四指從\vec{r}\vec{F}握過去(沿著銳角), 大拇指的方向就是力矩的方向锦爵。

? ?

  • 計(jì)算多力的力矩舱殿。當(dāng)多個(gè)力作用在剛體上時(shí)奥裸,每個(gè)力造成的轉(zhuǎn)動(dòng)方向可能不同。比如沪袭,當(dāng)轉(zhuǎn)軸垂直于紙面時(shí)湾宙,我們可以約定垂直紙面向外為正。則圖中冈绊,各力(轉(zhuǎn)軸垂直于黑板面侠鳄;力在轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi))的力矩之和為:

解答:
\vec{M_1}=\vec{F_1}\times\vec{r_1}
\vec{M_2}=\vec{F_2}\times\vec{r_2}
\vec{M_3}=\vec{F_3}\times\vec{r_3}
\vec{M_合}=\vec{M_1}+\vec{M_2}+\vec{M_3}

  • 有兩個(gè)力作用在一個(gè)有固定轉(zhuǎn)軸的剛體上:
    ? - (1) 這兩個(gè)力都平行于軸作用時(shí),它們對(duì)軸的合力矩是零死宣;
    ? - (2) 這兩個(gè)力都垂直于軸作用時(shí)伟恶,它們對(duì)軸的合力矩可能是零;
    ? - (3) 當(dāng)這兩個(gè)力的合力為零時(shí)毅该,它們對(duì)軸的合力矩也一定是零博秫;
    ? - (4)這兩個(gè)力對(duì)軸的合力矩為零時(shí),它們的合力也一定是零. 對(duì)上述說法下述判斷正確的是

解答:(1)(2)是對(duì)的
當(dāng)力平行于軸作用時(shí)眶掌,力矩一定是0挡育;

當(dāng)垂直于軸時(shí),如圖所示:
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