在实际生活中,常见到汽车司机用双手转动方向盘,钳工用手动铰刀铰孔等。以司机转动方向盘为例,其转动的实质是手对方向盘施加了一对力,且二力不共线(图2-16),使得物体改变运动状态而不能相互平衡,这种由两个大小相等方向相反的平行力组成的二力,称为力偶,记作(F,F')。 力偶的两力之间的垂直距离d称为力偶臂。显然力偶不能合成一个力,也不能用一个力来平衡,或用一个力来等效替换。力偶可使物体转动或改变物体的转动的状态。


2-16

 

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用力偶矩来度量,力偶矩是两个大小相等、方向相反,且不在同一直线上的力所产生的力矩之和(图2-17),即

M0(F,F')=M0(F) +M0(F')

         = -F(d+a) +F'?a

                 =-F?d             (2-3)


2-17

由上式可知:力偶的作用效果与力的大小和力偶臂的长短有关,而与矩心无关。力与力偶臂的乘积称为力偶矩,记作M。

力偶在平面内的转动不同,则作用效果就不同。规定力偶矩的方向:逆时针转向为正,顺时针转向为负。力偶矩可记作M=F?d.单位为N?m。



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力偶和力偶矩
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