扭矩不是力,它是一个标量,用来反映旋转物体受到力后旋转的难易程度。 在研究扭矩之前,我们首先了解物体在多个力作用下的平衡条件。
物体受到力后,无论受到多少力,只要物体处于静止或匀速直线运动状态,我们就说物体所受的合力为零。 解释与牛顿第一定律相同,即力是物体运动加速的原因。 当物体处于平衡状态时,物体所受的合力为零。
当物体上的多个力处于平衡状态时,最好理解两力平衡。 当物体受到两个力时力矩平衡,为了使物体保持平衡,两个力必须大小相等、方向相反。 即FI=-F2。 当多个力作用在一个平衡物体上时,利用平行四边形法则将它们一一合成。 最后,将第一个力与第N-1个力一一合成后,它们的合力就等于物体上的第N个力。 ,朝相反方向。
而且,为了更好地分析作用在物体上的多点力以及物体的运动模式,可以将不在正交坐标上的力沿X轴和Y轴分解。 如果物体处于平衡状态,那么正交坐标线上的合力为零,即Fx=0力矩平衡,Fy=0。
这只是研究平衡物体静止或匀速直线运动时所受的力。 当物体有绕某一轴运动的趋势,但物体处于平衡状态时,必须引入力矩进行分析。
我们知道家里的门是一个旋转物体,它绕着一个轴旋转。 旋转平衡是具有固定旋转轴的物体。 如果物体在力的作用下能够保持静止或以恒定速度旋转,则称该物体处于旋转平衡状态。
在旋转物体中,人们习惯用顺时针方向来指定物体的旋转方向,即物体绕中心轴是顺时针旋转还是逆时针旋转。 那么,我们是否可以理解,只要使物体顺时针方向旋转的力等于使物体逆时针方向旋转的力,物体就会处于旋转平衡状态呢?
显然,这个说法是站不住脚的。 因为力是矢量,所以它既有大小也有方向。 对于旋转的物体,很难确定物体所受的力的方向是顺时针还是逆时针旋转方向。 因此,在研究旋转物体时,必须引入扭矩的概念。
扭矩在物理学中的定义为:力与力臂的乘积称为力矩,其符号为大写M。表达式为M=F×L。 其中F是力,L是力到旋转轴(点)的距离。 在扭矩的实际应用中,最难确定的是力臂。 力臂是从旋转轴到力点作用线的距离。 为了进一步理解力臂,必须解释一下,力臂是从旋转轴(点)到力的作用线的垂直距离。
因此,推门时,手的旋转轴线越近,用力就越大,甚至可能推不开。 如果你的手正好放在门缝上,可以轻轻地把门推开。 因此,扭矩与力和力臂成正比。
在旋转平衡状态下,物体上所有力产生的力矩的代数和为零,即M sum = 0。因此,当我们用木棍撬一块石头时(当然,这期间过程中,木棒下面必须放置一块木砖)物理资源网,我们可以认为石头有旋转运动。
无论我们施加多大的力,只要棍子不移动石头,我们就说石头处于旋转平衡状态。 那么,我们能说石头的合力矩M是一个变量吗? 这是物理学中最大的陷阱,因为只要物体处于旋转平衡状态,物体的合力矩就为零。 因此,无论对旋转物体施加多大的力,物体在旋转平衡时的合力矩都为零。 这是一个常见的错误,希望大家能够避免。