力偶矩
力偶矩簡稱為“力偶的力矩”,亦稱“力偶的轉(zhuǎn)矩”力偶是兩個相等的平行力,它們的合力等于其中一個平行力與平行力之間的距離(稱力偶臂)的乘積,稱作“力偶矩”力偶矩與旋轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān)。
基本介紹 編輯本段
力偶矩的單位與常用的扭矩相同“?!撩?千克×米方/秒方)表示;力偶矩是一個矢量,它的方向和組成力偶的兩個力的方向之間的關(guān)系遵循右手螺旋定律。對于有定軸的物體,物體在力偶的作用下會繞定軸旋轉(zhuǎn);沒有固定軸的物體,在力偶的作用下,會繞過質(zhì)心的軸轉(zhuǎn)動。
工作特性 編輯本段
1.力偶作用面上任意一點的合力為零;所以不會改變物體的平移狀態(tài),只會改變物體的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
2.通常情況下,情侶只能靠武力情侶來平衡;但是在定軸旋轉(zhuǎn)時,可以使用圓周力(即力矩)來平衡。
3.保持力偶力矩的大小和方向不變,改變力偶中力的大小和力偶臂的長度,不會改變其對剛體的作用。
4.空間力偶矩是每個力偶矩的矢量和;等于每個力偶矩平面力偶矩代數(shù)。
力偶力矩是由作用在不同作用線上的兩個力產(chǎn)生的兩個力大小相等,方向相反,力偶力矩會產(chǎn)生純轉(zhuǎn)動效應(yīng)。
力偶矩是一個自由矢量,所以無論作用在物體的什么地方,效果都是一樣的。
計算方法 編輯本段
計算兩個力偶產(chǎn)生的力矩,可以取任意一點的力矩和,但為了消除一個力的力矩,往往取力作用在直線上的一點上。
在三維系統(tǒng)中,力偶矩常采用矢量法計算, M=r F,其中 r 是一個力中任意點到另一個力中任意點的位置矢量。
力偶矩的合成可以從力偶系中的矢量和得到。
相關(guān)應(yīng)用 編輯本段
力偶是機(jī)械工程中一個非常有用的概念。這里有幾個例子:
用手?jǐn)Q螺絲刀的時候,螺絲刀會有一對的感覺。
當(dāng)用螺絲刀擰螺絲時,螺絲會有力偶的感覺。
在水中旋轉(zhuǎn)的螺旋槳會感受到水阻力造成的力偶。
在均勻電場中,電偶極會感受到電場的力偶。
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