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力對(duì)剛體的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)有兩種：使剛體的移動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變.力對(duì)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)大小不能用單力表示,必須用力矩來度量. 一、力對(duì)點(diǎn)之矩 力對(duì)點(diǎn)之矩,是力使物體繞某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的度量.如圖扳手,力使扳手繞螺母中心O轉(zhuǎn)動(dòng)的效應(yīng),不僅與力F的大小成正比,而且與螺母中心到該力作用線的垂直距離d成正比.所以可用力的大小與力臂的乘積F·d再加上適當(dāng)?shù)恼?fù)號(hào)來表示力F使物體繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的效應(yīng),稱為力F對(duì)O點(diǎn)之矩,簡稱力矩,以MO（F）表示.如圖示： 力矩正負(fù)號(hào)規(guī)定：力使物體繞矩心逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),力矩為正；反之,為負(fù).力矩是代數(shù)量,即： MO（F）=＋F·d 力矩的單位：N·m或kN·m. 由力矩的定義可知： ?。?）當(dāng)力的大小等于零,或力的作用線通過矩心時(shí),力矩等于零； ?。?）當(dāng)力沿其作用線移動(dòng)時(shí),力對(duì)點(diǎn)之矩不變. ★提問：為什么開門時(shí)我們都習(xí)慣地保持力與門垂直? 二、合力矩定理 合力矩定理：合力對(duì)平面內(nèi)任意一點(diǎn)之矩,等于各分力對(duì)該點(diǎn)之矩的代數(shù)和. 它適用于有合力的任何力系. 三、力偶及其性質(zhì) （一）力偶和力偶矩 力偶：等值、反向、作用線平行但不共線的兩個(gè)力稱為力偶 力偶中兩力作用線所確定的平面稱為力偶的作用面,兩力作用線之間的垂直距離d,稱為力偶臂.力偶對(duì)剛體的作用將使剛體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng).該效應(yīng)的大小用力偶矩來度量.力偶矩為： M=＋Fd=＋F′d （二）力偶的性質(zhì) 性質(zhì)1：力偶在任一軸上的投影恒等于零. ☆力偶對(duì)剛體的平移運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生任何影響. 性質(zhì)2：力偶無合力. ☆力偶不能用一個(gè)單力去與之等效,只能用另一個(gè)力偶與之等效. ★ 提問：解釋下圖中的平衡現(xiàn)象. 性質(zhì)3：力偶對(duì)其作用面內(nèi)任一點(diǎn)之矩恒等于力偶矩,而與矩心的位置無關(guān). 不論矩心選在何處,力偶對(duì)物體所作用的力矩,永遠(yuǎn)等于它的力偶矩,而與力偶對(duì)矩心的相對(duì)位置無關(guān). 性質(zhì)4：作用在同一平面內(nèi)的兩個(gè)力偶,如果它們力偶矩的大小相等且轉(zhuǎn)向相同,則這兩個(gè)力偶對(duì)剛體的作用等效. 推論：1）力偶可在其作用面內(nèi)任意移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng),而不改變力偶對(duì)剛體的作用效應(yīng)； 2）只要保持力偶矩的大小和轉(zhuǎn)向不變,可以同時(shí)改變力偶中力的大小和力偶臂的長度,而不改變力偶對(duì)剛體的作用效應(yīng). 力偶對(duì)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)完全取決于力偶的三要素：力偶矩的大小、力偶的轉(zhuǎn)向和力偶作用面的方位. 力偶可用帶箭頭的弧線或折線表示. （三）平面力偶系的合成 作用在物體上同平面內(nèi)的若干個(gè)力偶,稱為平面力偶系.合力偶的矩等于各分力偶的代數(shù)和,即： M=M1+M2+…+Mn=∑Mi ★ 小結(jié)：力矩和力偶的概念,力偶的性質(zhì). §1-4 力的平移定理 力的平移定理：作用于剛體上力可以平移到剛體上任一指定點(diǎn),但必須在該力與指定點(diǎn)所決定的平面內(nèi)附加一個(gè)力偶,附加力偶的力偶矩等于原力對(duì)指定點(diǎn)之矩.如圖： 力的平移定理是力系簡化的重要依據(jù),它揭示了力對(duì)剛體的兩種運(yùn)動(dòng)效應(yīng). |
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