合力矩定理
物理学定理
合力矩定理(theorem on moment of resultant force),物理学术语,在平面汇交力系中,合力对平面内任意一点的力矩,等于其所有分力对于同一点的力矩的代数和。
基本概念
合力矩定理:在平面汇交力系中,合力对平面内任意一点的力矩,等于其所有分力对于同一点的力矩的代数和。由公式可以表示为:
力矩
力矩的作用是使物体绕点或轴转动,单位是牛·米(N·m)或千牛・米(kN,m)。
力矩具有以下几点性质:
1)在平面同题中,力F对0点之矩不仅取决于力F的大小和方向,同时还与矩心0的位置有关,矩心的位置不同,力矩的大小和转向也不同,因此,力矩必须与矩心相对应,即指明矩心的位置,矩心的位置通常用符号 中的下标“0”来表示,不指明矩心来谈力矩是没有意义的;
2)在特殊情形下,当力的大小等于零,或力的作用线通过矩心(即d=0)时,则力矩等于零;
3)当力F沿其作用线移动时,它对任一点之矩不发生变化,因为这时力F的大小和方向以及力臂d均未改变;
4)互成平衡的两个力对任一点之矩的代数和恒等于0,因为此二力对任一点之矩大小相等,转向相反。
必须指出,力矩的感性概念是通过力使刚体绕固定点(或固定轴)转动而引出的,但当抽象为具有普遍意义的概念后,作用于刚体上的力可以对刚体上任意一点取矩。即矩心不一定非要取在可以使刚体绕之转动的固定点(或固定轴)上,而是可以取刚体上任意一点为矩心,对于非自由刚体,力对其上任意一点取矩时,刚体并不一定就绕该点转动,但定有转动趋势,例如,用坂手挖紧螺后,继保持用于坂手上的力,虽说螺帕和板手都不转动了,但力矩却仍然存在。
合力矩定理的证明
设有平面汇交力系 , ,…, ,其合力 ,如图1所示,在力系所在平面内任取一点0为矩心,以0点为原点,作直角坐标系 ,并使x轴通过各力的汇交点A。力 , ,…, ,和 在y轴上的投影分别为 , ,…, 和 。
得力 对0点之矩
其中线段0b是力 在y轴上的投影,因此,上式又可写为
同理可得
根据合力投影定理,有
上式两边同乘以0A,得
即:
合力矩定理虽然是从具有合力的平面汇交力系导出的,但是也适用于有合力的其它力系。
参考资料
最新修订时间:2023-03-28 17:20
目录
概述
基本概念
力矩
参考资料