矩心
物体的转动中心
物体的转动中心叫做矩心。矩心到力的作用线的垂直距离叫做力臂。力与力臂的乘积叫做力矩。通常规定以使物体作逆时针转动的力矩为正,以使物体作顺时针转动的力矩为负。在国际单位制中,力矩的单位是牛顿·米,用符号N·m表示。
力矩
力矩(moment of force)是力学的基本概念之一,是力使物体绕一点或一轴转动的状态发生改变的作用的度量,称该点为矩心,该轴为矩轴。力对点的矩可表示为向量,它等于由矩心到力作用点所确定的向量和力向量的向量积,如图1,
力F作用点为A,矩心点为O,力对O的力矩为
其大小为 ,式中 是 到 的距离,称为力臂。该力矩的方向是由 到 再到 ,符合右手螺旋法则。力对轴的矩是代数量,把力分解为平行和垂直于轴的两个分量,垂直分量的大小乘以它与轴的距离即力矩大小,若垂直分量绕轴的转向相对轴向符合右手螺旋法则,取正号,反之取负号;如图2,力 相对z轴的垂直分量为 ,它到z的距离为h,力对z轴的矩为 ,若取 坐标系,令 为坐标轴上的单位向量,点A的坐标为 ,设 ,则
可见, 在z轴的投影为
正好等于 的垂直分量对z轴的力矩,亦即F对z轴的力矩 ,对其他轴亦有类似情形,故力对某轴上任一点的力矩在该轴的投影,就等于力对这个轴的力矩。力矩的单位在国际单位制中为 ,在工程单位制中为 。
例题分析
【例1】图3的杆AB,长度为L,自重不计,A端为固定铰链支座,杆的中点C悬挂一重量为G的物体,B端支靠于光滑的墙上,其约束反力为N,杆与铅直墙面的夹角为 ,试分别求G和N对铰链中心A点的力矩。
答:见图3。
(1)画出力N和G对矩心A的力臂h和d。
(2)计算力臂的大小
(3)计算力矩
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 15:02
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概述
力矩
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