第 2 章力矩与力偶1从实践中知道,力对物体的作用效果除了能使物体移动外,还能使物体转动,力矩就是度量力使物体转动效果的物理量
力使物体产生转动效应与哪些因素有关呢
现以扳手拧螺帽为例,如图 2
手加在扳手上的力 F,使扳手带动螺帽绕中心 0 转动•力 F 越大,转动越快;力的作用线离转动中心越远,转动也越快;如果力的作用线与力的作用点到转动中心 0 点的连线不垂直,则转动的效果就差;当力的作用线通过转动中心 0 时,无论力F 多大也不能扳动螺帽,只有当力的作用线垂直于转动中心与力的作用点的连线时,转动效果最好
另外,当力的大小和作用线不变而指向相反时,将使物体向相反的方向转动•在建筑工地上使用撬杠抬起重物,使用滑轮组起吊重物等等也是实际的例子
通过大量的实践总结出以下的规律:力使物体绕某点转动的效果,与力的大小成正比,与转动中心到力的作用线的垂直距离 d 也成正比
这个垂直距离称为力臂,转动中心称为力矩中心(简称矩心)力的大小与力臂的乘积称为力 F 对点 0 之矩(简称力矩),记作 m(F)
计算公式可写为om(F)=±F-d(2
1)o式中的正负号表示力矩的转向
在平面内规定:力使物体绕矩心作逆时针方向转动时,力矩为正;力使物体作顺时针方向转动时,力矩为负
因此,力矩是个代数量
力矩的单位是 N-m 或 kN-m
由力矩的定义可以得到如下力矩的性质:(1) 力 F 对点 O 的矩,不仅决定于力的大小,同时与矩心的位置有关
矩心的位置不同,力矩随之不同;(2) 当力的大小为零或力臂为零时,则力矩为零;(3) 力沿其作用线移动时,因为力的大小、方向和力臂均没有改变,所以,力矩不变
(4) 相互平衡的两个力对同一点的矩的代数和等于零
1 分别计算图 2
2 中 F、F 对 O 点的力矩
12解从图 2-2 中可知力 F 和 F 对 O 点的力臂是 h 和 I