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1.作用在刚体上A点的力F可以 平移到此刚体上的任意一点B,但必须附加一个力偶,附加力偶的力偶矩等于原力

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/04/28 20:12:15
1.作用在刚体上A点的力F可以 平移到此刚体上的任意一点B,但必须附加一个力偶,附加力偶的力偶矩等于原力
力对刚体的运动效应有两种:使刚体的移动运动状态和转动运动状态发生改变.力对刚体的转动效应大小不能用单力表示,必须用力矩来度量.
  一、力对点之矩
  力对点之矩,是力使物体绕某点转动效应的度量.如图扳手,力使扳手绕螺母中心O转动的效应,不仅与力F的大小成正比,而且与螺母中心到该力作用线的垂直距离d成正比.所以可用力的大小与力臂的乘积F·d再加上适当的正负号来表示力F使物体绕O点转动的效应,称为力F对O点之矩,简称力矩,以MO(F)表示.如图示:
  力矩正负号规定:力使物体绕矩心逆时针方向转动时,力矩为正;反之,为负.力矩是代数量,即:
  MO(F)=+F·d
  力矩的单位:N·m或kN·m.
  由力矩的定义可知:
  (1)当力的大小等于零,或力的作用线通过矩心时,力矩等于零;
  (2)当力沿其作用线移动时,力对点之矩不变.
  ★提问:为什么开门时我们都习惯地保持力与门垂直?
  二、合力矩定理
  合力矩定理:合力对平面内任意一点之矩,等于各分力对该点之矩的代数和.
  它适用于有合力的任何力系.
  三、力偶及其性质
  (一)力偶和力偶矩
  力偶:等值、反向、作用线平行但不共线的两个力称为力偶
  力偶中两力作用线所确定的平面称为力偶的作用面,两力作用线之间的垂直距离d,称为力偶臂.力偶对刚体的作用将使刚体产生转动效应.该效应的大小用力偶矩来度量.力偶矩为:
  M=+Fd=+F′d
  (二)力偶的性质
  性质1:力偶在任一轴上的投影恒等于零.
  ☆力偶对刚体的平移运动不会产生任何影响.
  性质2:力偶无合力.
  ☆力偶不能用一个单力去与之等效,只能用另一个力偶与之等效.
  ★ 提问:解释下图中的平衡现象.
  性质3:力偶对其作用面内任一点之矩恒等于力偶矩,而与矩心的位置无关.
  不论矩心选在何处,力偶对物体所作用的力矩,永远等于它的力偶矩,而与力偶对矩心的相对位置无关.
  性质4:作用在同一平面内的两个力偶,如果它们力偶矩的大小相等且转向相同,则这两个力偶对刚体的作用等效.
  推论:1)力偶可在其作用面内任意移动或转动,而不改变力偶对刚体的作用效应;
  2)只要保持力偶矩的大小和转向不变,可以同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长度,而不改变力偶对刚体的作用效应.
  力偶对刚体的转动效应完全取决于力偶的三要素:力偶矩的大小、力偶的转向和力偶作用面的方位.
  力偶可用带箭头的弧线或折线表示.
  (三)平面力偶系的合成
  作用在物体上同平面内的若干个力偶,称为平面力偶系.合力偶的矩等于各分力偶的代数和,即:
  M=M1+M2+…+Mn=∑Mi
  ★ 小结:力矩和力偶的概念,力偶的性质.
  §1-4 力的平移定理
  力的平移定理:作用于刚体上力可以平移到刚体上任一指定点,但必须在该力与指定点所决定的平面内附加一个力偶,附加力偶的力偶矩等于原力对指定点之矩.如图:
  力的平移定理是力系简化的重要依据,它揭示了力对刚体的两种运动效应.