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力矩和力偶矩的概念?二者有什么区别?

2020-10-16 11:38:44

力矩和力偶矩是高中物理中很难区别的点,二者之间有相同的地方,但是也存在着明显的差异。下面小编就带大家盘点一下力矩和力偶矩的概念,以及二者有什么异同点

力矩和力偶距的概念

力矩

力矩表示力对物体作用时所产生的转动效应的物理量。力和力臂的乘积为力矩。力矩是矢量。力对某一点的力矩的大小为该点到力的作用线所引垂线看长度(即力臂)乘以力的大小,其方向则垂直于垂线和力所构成的平面用右手螺旋法则来确定。力对某一轴线力矩的大小,等于力对轴上任一点的力矩在轴线上的投影。国际单位制中,力矩的单位是牛顿·米。常用的单位还有千克力·米等。力矩能使物体获得角加速度,并可使物体的动量矩发生改变,对同一物体来说力矩愈大,转动状态就愈容易改变。力矩的计算公式为M=F*L,公式当中M表示的是力F对于转动轴O的力矩,只要是使物体产生逆时针方向转动效果的,称为正力矩,反之则称为负力矩。

力偶距

由两个大小相等方向相反的平行力所组成的二力称为力偶,记为(F,F,),力偶两力之间的垂直距离称为力偶臂,记做d。力偶不能合成为一个力,也不能通过一个力进行平衡,或是用一个力进行等效替换。力偶可以使物体转动以及改变物体转动的状态。力偶对物体的转动效果与力矩对物体的转动效果相同,力偶对物体的作用效应可以通过力偶距来进行衡量。力偶距的计算可以通过力与力偶臂的乘积得到,计算公式为M=F*d。只要是使物体产生逆时针方向转动效果的,称为正力偶矩,反之则称为负力偶矩。

力矩和力偶距的异同

共同点:

单位统一,符号规定统一。

差异点:

1.力矩随矩心位置不同而变化;力偶矩对物体作用效果与矩心选取无关。

2.力偶矩可以完全描述一个力偶;力对点之矩不能完全描述一个力偶。

但是,在取矩的平衡方程中,两者可以代数加减,以为都考虑的是对刚体的转动效果。在写矩平衡方程时,我们会选择一个参考正转向(如无明确声明,则默认逆时针为参考正转向)。参考受力图,如果力对矩心的转动作用与参考正转向一致则在方程中取正号,反之,当力对矩心的转动作用与参考正转向相反,该力的矩在平衡方程中取负号。对不同的矩心,力矩的正负号可能会变。力偶处理与上述力矩类似,但是正负号(大小)都不因矩心而变。

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