力矩 教改 吕归尘 (丁永昌)

作者: 赢无翳 | 来源:发表于2019-03-17 17:04 被阅读0次

    力矩

    知识点

    • 力矩是矢量,描述力对转动状态的影响
    • 力矩的直观感受
    • 力矩的矢量定义:大小,方向
      \vec{M}=\vec{r}\times\vec{F}
    小tip

    • 建立直观图像,永远比记忆公式更能培养学习能力
    表达题

    • “力矩的大小”代表力产生转动的趋势:力矩越大,代表转动趋势越大;力矩为零,代表转动趋势为零。则图中,力矩最大的(这四个力大小相等、方向不同;转轴垂直于黑板面;力在转动平面内)是
    解答: 9D77B1DF384026EE38B75F317E01F03D.jpg
    • 努力建立直观图像比记忆公式更能培养你的能力。“力矩的大小”代表力产生转动的趋势:力矩越大,代表转动趋势越大;力矩为零,代表转动趋势为零。则半径为R,质量为M定滑轮,其重力的力矩为

    提示:若只受重力作用,滑轮会转起来吗?
    不会,只受重力的情况下,力矩为零,故不会转动。

    • 努力建立直观图像比记忆公式更能培养你的能力。“力矩的方向”与转动趋势的方向符合“右手定则”。如图,转轴垂直于纸面,力在转动平面内,且约定垂直向外为力矩的正方向。则说法正确的是

    解答:在该力作用下,刚体有逆时针转动的趋势;右手四指握向转动的方向,大拇指的方向即为力矩的方向:垂直纸面向外;与约定方向相同,可用正数表示。

    • 力矩的数学定义是\vec{M}=\vec{r}\times\vec{F}。矢量叉乘的方向在工程中经常会遇到,千万不要逃避,争取一次学会。有两种方法来记忆。
      • (1)直观法:先找到转动趋势的方向,右手四指沿着转动方向握好,大拇指的方向就是力矩的方向。

      • (2) 矢量叉乘法:首先,\vec{r}\vec{F}构成了一个平面,\vec{M}的方向必然垂直于该平面。右手四指从\vec{r}\vec{F}握过去(沿着锐角), 大拇指的方向就是力矩的方向。

    • 计算多力的力矩。当多个力作用在刚体上时,每个力造成的转动方向可能不同。比如,当转轴垂直于纸面时,我们可以约定垂直纸面向外为正。则图中,各力(转轴垂直于黑板面;力在转动平面内)的力矩之和为:

    解答:\sum_{i=1}^nM_i=\sum_{i=1}^n(F_i\cos\theta_iR_i)

    • 有两个力作用在一个有固定转轴的刚体上:
      • (1) 这两个力都平行于轴作用时,它们对轴的合力矩是零;
      • (2) 这两个力都垂直于轴作用时,它们对轴的合力矩可能是零;
      • (3) 当这两个力的合力为零时,它们对轴的合力矩也一定是零;
      • (4)这两个力对轴的合力矩为零时,它们的合力也一定是零. 对上述说法下述判断正确的是

    解答:(1)(2)

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