力矩的定义
力矩 (moment of force) 力对物体产生转动作用的
物理量。可以分为力对轴的矩和力对点的矩。即:M=r×F。其中r是从转动轴到着力点的
位置矢量,F是矢量力;力矩也是矢量。 [1-2]
力对点的矩
力矩是量度力对物体产生转动效应的物理量。可分为力对点的矩和力对轴的矩。力对某一点的矩是量度力对物体作用绕该点转动效应的物理量。力F对某点O的力矩定义为:力F的作用点A相对于O点的矢径r与力F的矢积用M0(F)表示,M0(F)=r×F,力对点的矩是矢量,大小等于F的大小与O点到F的作用线的垂直距离d(称为
力臂)的乘积,或者等于以r、F为邻边的平行四边形的面积rFsinα,α是r与F夹角。M0(F)方向垂直于r与F所组成的平面,r、F、M。(F)三者满足右手螺旋关系。对空间任何点都可以定义力对点的矩。由于力对点的矩依赖于力的作用点的位置矢径r,所以同一个力对空间不同的点力矩是不同的。当力的作用线过空间某点,则该力对此点的矩为零。如果有几个共点力(作用点为A)Fi(i=1,2,……,n)作用于物体,合力F=F1+F2+…+Fn,则合力对O点的力矩M0(F)=r×(F1+F2+……+F)=r×F1+r×F2+…+r×Fn=M01+M02…+M0n,即合力对某点O的力矩等于各分力对同一点力矩的矢量和。矢量M0(F)称为此力系对O点的主矩。
力对轴的矩
力对某轴的矩是量度力对物体作用绕该轴转动效应的物理量。定义为,力F对O点的力矩M在过O点的任一轴线OZ轴上的投影称为力F对OZ轴的力矩,用Mz表示,Mz=Mcosβ,β为矢量M与OZ轴正方向的夹角,并规定物体转动正方向与OZ轴正方向满足右手螺旋关系,如图2中箭头所示。Mz是一个代数量,其正负表示物体转动倾向,Mz>0表示力F使物体转动倾向与转动正方向一致,Mz<0则相反。必须指出,力F对OZ轴不同点的力矩是不同的,但这些力矩在OZ轴上的投影却是相等的。所以可以说力F对OZ轴上任一点力矩在OZ轴上的投影等于力F对OZ轴的矩。而如果力F平行于OZ轴或F的作用线与OZ轴相交则F对OZ轴的力矩为零。力F对OZ轴的矩还可定义为:力F在垂直于OZ轴的平面内的投影F⊥对该平面和OZ轴的交点O之矩在OZ轴上的投影:[Moz(F)]z=[M0(F⊥)]z=[r×F⊥]z。当Moz(F)方向与OZ轴正方向一致时为正,表示正对OZ轴箭头观察该力F有使物体逆时针转动倾向,否则便相反。或者Moz(F)的方向与物体转动倾向满足右手螺旋关系。对空间任意轴线都可以定义力对轴的矩。力矩的单位是
牛顿·米(N·m)。
本回答被网友采纳