力矩--by費世煌

知識點

  • 力矩是矢量床估,描述力對轉(zhuǎn)動狀態(tài)的影響
  • 力矩的直觀感受(用以捕捉直觀的感覺)
  • 力矩的矢量定義:大小,方向
    • \vec{M}=\vec{r}\times\vec{F}=r\times F\sin\theta
    • 力作用在轉(zhuǎn)軸上,或者力的方向和r的矢量方向平行
    • 力矩朝里為正,力矩朝外為負(fù)
    • \frac{d\vec{L}}{dt}=\frac{\vec{r}\times \vec{p}}{dt}=\frac{\vec{r}^\prime}{dt}\times \vec{p}+\frac{\vec{p}^\prime}{dt}\times \vec{r}=\vec{v}\times\vec{v}\cdot m+\vec{F}\times \vec{r}=\vec{M}
    • \vec{M}=\frac{d\vec{L}}{dt}=J\times \frac{d\omega}{dt}=J\alpha
小tip

  • 建立直觀圖像虱黄,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)動的趨勢:力矩越大,代表轉(zhuǎn)動趨勢越大吮成;力矩為零橱乱,代表轉(zhuǎn)動趨勢為零辜梳。則圖中,力矩最大的(這四個力大小相等泳叠、方向不同作瞄;轉(zhuǎn)軸垂直于黑板面;力在轉(zhuǎn)動平面內(nèi)是

解答:F_1的力矩是最大的危纫,其力的方向為該軸的切向

QQ圖片20190323212524.jpg

  • 努力建立直觀圖像比記憶公式更能培養(yǎng)你的能力宗挥。“力矩的大小”代表力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的趨勢:力矩越大种蝶,代表轉(zhuǎn)動趨勢越大契耿;力矩為零,代表轉(zhuǎn)動趨勢為零螃征。則半徑為R搪桂,質(zhì)量為M定滑輪,其重力的力矩為

提示:若只受重力作用盯滚,滑輪會轉(zhuǎn)起來嗎踢械?
不會的,該力矩為零淌山,因為力的半徑為零裸燎。

  • 努力建立直觀圖像比記憶公式更能培養(yǎng)你的能力顾瞻∑靡桑“力矩的方向”與轉(zhuǎn)動趨勢的方向符合“右手定則”。如圖荷荤,轉(zhuǎn)軸垂直于紙面退渗,力在轉(zhuǎn)動平面內(nèi),且約定垂直向外為力矩的正方向蕴纳。則說法正確的是

解答:在該力作用下会油,剛體有逆時針轉(zhuǎn)動的趨勢;右手四指握向轉(zhuǎn)動的方向古毛,大拇指的方向即為力矩的方向:垂直紙面向外翻翩;與約定方向相同,可用正數(shù)表示稻薇。

  • 力矩的數(shù)學(xué)定義是\vec{M}=\vec{r}\times\vec{F}嫂冻。矢量叉乘的方向在工程中經(jīng)常會遇到,千萬不要逃避塞椎,爭取一次學(xué)會桨仿。有兩種方法來記憶。

    • (1)直觀法:先找到轉(zhuǎn)動趨勢的方向案狠,右手四指沿著轉(zhuǎn)動方向握好服傍,大拇指的方向就是力矩的方向钱雷。

      • 感受一下,如果某個力能使該物體做圓周運動吹零,則可能具有力矩罩抗,反之則無。
    • (2) 矢量叉乘法:首先灿椅,\vec{r}\vec{F}構(gòu)成了一個平面澄暮,\vec{M}的方向必然垂直于該平面。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阱扬。

  • 計算多力的力矩泣懊。當(dāng)多個力作用在剛體上時,每個力造成的轉(zhuǎn)動方向可能不同麻惶。比如馍刮,當(dāng)轉(zhuǎn)軸垂直于紙面時,我們可以約定垂直紙面向外為正窃蹋。則圖中卡啰,各力(轉(zhuǎn)軸垂直于黑板面;力在轉(zhuǎn)動平面內(nèi))的力矩之和為:

解答:
是應(yīng)該在圖上根據(jù)角度分析警没,對力進(jìn)行切向和法向的分解匈辱,法向的力矩均為零,再在上面根據(jù)逆時針為正杀迹,順時針為負(fù)進(jìn)行代數(shù)和加減亡脸。

  • 有兩個力作用在一個有固定轉(zhuǎn)軸的剛體上:
    • (1) 這兩個力都平行于軸作用時,它們對軸的合力矩是零树酪;
    • (2) 這兩個力都垂直于軸作用時浅碾,它們對軸的合力矩可能是零;
    • (3) 當(dāng)這兩個力的合力為零時续语,它們對軸的合力矩也一定是零垂谢;
    • (4)這兩個力對軸的合力矩為零時,它們的合力也一定是零. 對上述說法下述判斷正確的是

解答:(1)疮茄、(2)

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