平面图形的面积A与其
形心到某一
坐标轴的距离的乘积称为平面图形对该轴的静矩。一般用S来表示。静矩的量纲可能为正,可能为负,也可能为0;静矩的
量纲为长度的3次方,也就是L3。有时候又称为截面面积矩。
一阶矩又叫静矩,是对
函数与
自变量的积x
f(x)的积分(
连续函数)或求和(
离散函数)。力学中用以表示f(x)分布力到某点的合力矩,几何上可以用来计算重心,统计学中叫做
数学期望(均值)。
平面图形对指定轴线的静矩等于微元面积与各微元至截面上指定轴线距离乘积的积分。
当
坐标轴通过图形的
形心时,其静矩为零;反之,若图形对某轴的静矩为零,则该轴必通过图形的形心。
任意
平面图形如图1所示,其面积为A,y 轴和 z 轴为图形所在
从(i.1)看出,
平面图形的静矩是对某一
坐标轴而言的,不同图形对不同的坐标轴,其静矩也就不同。静矩的数值可能为正,可能为负,也可能为零。静矩的
量纲为[长度]3。
设想有一个厚度很小的均质薄板,薄板的形状与图1中的平面图形相同。显然,在yz
坐标系中,上述均质薄板的重心与平面图形的
形心有相同的坐标yC和zC。由
静力学可知,薄板重心的坐标yC和zC分别为
这也就是确定
平面图形的
形心坐标的公式。利用(i.1)可以把式(i.2)改写成
由以上两式看出,若Sz=0和Sy=0,则yC=0和zC=0。可见,若图形对某一轴的静矩等于零,则该轴必通过图形的形心;反之,若某一轴通过形心,则图形对该轴的静矩等于零。
(以上推导,部分参考了
山东大学的
冯维明老师所编写《材料力学》一书,表示衷心感谢,亦在此注明,请勿抄袭)