时刻
- 除了使物体加速、减速、改变方向和变形外,力也会使物体发生变形旋转
- 由力引起的旋转的一个例子是在枢轴(物体可以绕其旋转的固定点)的一侧
- 这个旋转可以是顺时针方向或逆时针方向
这个力会使物体围绕枢轴顺时针旋转
- 一个时刻定义为:
旋转力:围绕枢轴的力的转动效果
- 力矩的大小由以下公式定义:
米=F×d
- 地点:
- 米矩(牛顿米)
- F=力,单位为牛顿(N)
- d=力到支点的垂直距离,单位为米(m)
力矩取决于力和到枢轴的垂直距离
- 这就是为什么,例如,门把手被放在与铰链相反的一侧
- 这意味着对于一个给定的力,到枢轴(铰链)的垂直距离更大
- 这会产生一个更大的时刻(转弯效果)使开门更容易
- 打开一扇有把手的门主会更困难,需要更多吗力
- 其他一些涉及到瞬间的例子包括:
- 用撬棍撬开某物
- 打开或关闭水龙头
- 一辆手推车
- 剪刀
矩的原理(核心)
- 矩量原理表明:
如果一个物体是平衡的,围绕一个枢轴的总顺时针力矩等于围绕该枢轴的总逆时针力矩
- 记住那一刻=力×到枢轴的距离
- 这些力量应该是垂直的到枢轴的距离
- 例如,在水平梁上,产生力矩的力是向上或向下的力
工作的例子
父母和孩子在游乐场跷跷板的两端。父母重690牛,孩子重140牛。成年人坐在离支点0.3米的地方。
计算孩子必须坐到跷跷板轴心的距离,以使跷跷板保持平衡。
第一步:列出已知的数量
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- 顺时针力(子),F孩子= 140 n
- 逆时针力(成人),F成人= 690 n
- 成人到枢轴的距离,d成人= 0.3米
第二步:写下相关的方程
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- 力矩的计算方法为:
力矩=力×到枢轴的距离
-
- 为了让跷跷板保持平衡,力矩原理表明
顺时针总力矩=逆时针总力矩
步骤3:计算总顺时针力矩
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- 顺时针力矩来自于孩子
时刻孩子=F孩子×d孩子= 140 × d孩子
第四步:计算总逆时针力矩
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- 逆时针力矩来自成年人
时刻成人=F成人×d成人= 690 × 0.3 = 207 Nm
第五步:代入矩原理方程
140 × d孩子= 207
第六步:重新安排孩子到枢轴的距离
d孩子= 207 ÷ 140 = 1.48 m
考试技巧
确保所有的距离都是相同的单位你考虑的是正确的力顺时针方向或逆时针方向,如下图所示顺时针被定义为时钟指针的运动方向(逆时针则相反)
矩量原理(扩展)
扩展
表示作用在平衡梁上的力矩的图表
- 在上图中:
- 力F2提供一个顺时针力矩;
- 力F1和F3.是否提供逆时针力矩
- 因此:
F2x维2= (F1x维1+ (f)3.x维3.)