力矩的方向有什么意义
力矩是为了方便研究刚体“转动”而提出的概念;就像力在“平动”中的作用一样;
运动有方向,所以力是有方向的;转动也有方向,所以力矩也得有方向;
最简单的平动是直线运动,直线运动中,运动的方向只有2个,而影响运动的力的方向也只有2个;二力矢量和为零,则“质点”处于平衡状态;
最简单的转动是平面转动,平面转动中,转动的方向也只有2个(逆时针和顺时针),相应的力矩的方向也只有2个:垂直平面向下和垂直平面向上;两力矩的矢量和为零,则刚体在转动上平衡(不转动或匀速转动);
至于为什么选择这样的两个方向,这可以从数学上找到根由。
力和力矩都是矢量(即向量),它们的合成最终都是矢量的加法运算;
除了加法(向量和),矢量还有点乘(数量积)和叉乘(向量积)的运算;
数量积可参考“功”的概念;而向量积的应用之一就是力矩:力矩就是力和力臂(加上方向)的向量积;
作为一个向量,向量积的大小:反应了一个向量在另一个向量的“垂直方向”上的作用效果(数量积则是平行方向上的效果);因为是垂直,这就有了两个方向,最终的计算结果应该如何确定方向呢?
因为两个向量有主次之分:一个是作用者,一个是被作用者;若将二者地位调换,则作用程度(大小)不变,但效果相反——这不正是向量的方向的意义吗?所以:
向量积的方向,反应了两个向量间的“作用方式”;而这个方式只有两种:要么A对B,要么B对A;它与A、B本身的方向均无关,即与A、B所在的平面无关;
所以,与其在平面内与A、B的方向纠缠不清,还不如另辟蹊径,从一个新的维度上寻找“方向”;自然而然结果就是:A、B向量积的方向垂直于A、B所确定的平面,是超脱于AB二维平面的第三个维度,这一个维度正好可提供所需的两个方向;
而向量积的这些属性,恰好满足对“力在转动中的作用效果”的研究,所以就有了这个用向量积定义的概念——力矩。
力矩是在一个平面上的,它使物体有转动的趋势。
力矩的方向由如下方法确定:
方向垂直于力矩平面,用右手定则确定其指向。
这样可以仅用一个矢量来唯一确定地表示力矩所在平面和及其方向。
扩展资料
力矩的方向这样来确定,M=r*F,这里的r与F都为矢量,r的方向这样来确定,r为力臂,从支点指向力的作用线,用右手螺旋定则判断力矩的方向,伸出右手,四指指向为r的方向,弯曲四指选择r与F间的最小夹角指向F,则大拇指指向为力矩的方向。
若x轴的方向为r方向,y轴的方向为F方向,则z轴方向为力矩方向。
1、单位变换
力矩的量纲是距离乘以力;依照国际单位制,力矩的单位是牛顿-米。虽然牛顿与米的次序,在数学上,是可以变换的。BIPM (国际重量测量局) 设定这次序应是牛顿-米,而不是米-牛顿。
2、国际单位制
依照国际单位制,能量与功量的单位是焦耳,定义为 1 牛顿-米。但是,焦耳不是力矩的单位。因为,能量是力点积距离的标量;而力矩是距离叉积力的伪矢量。当然,量纲相同并不仅是巧合;使 1 牛顿-米的力矩,作用一全转,需要恰巧 2*Pi 焦耳的能量。
事实上,力矩与能量的关系是能量和一个对数矢量2π[lnK]的乘积,即t=2πQ[lnK],[lnk]的方向垂直于作用平面。因此用焦耳做单位也不是错误的。做圆周运动时,K=e,因此使 1 牛顿-米的力矩,作用一全转,需要恰巧 2*Pi 焦耳的能量。
参考资料来源:百度百科-力矩
力矩的矢量和决定物体转动的角加速度
力矩的方向是垂直于两向量所在平面,它有什么实际意义?
在力学中,力与力臂的外积是力矩,大小是其模,并从力矩正向看,绕其逆时针旋转。
物理中力矩的方向为什么是逆时针?
物理学中,力矩、力偶的力偶矩的方向是规定以逆时针方向为正,以顺时针方向为负的。剪力在使构件受力截面有左上右下的趋势时为正,反之为负;弯矩的正负号以下边受拉为正,上边受拉为负。
力矩的正负是什么?
力矩的方向,是用矢量运算法则确定的,即右手四指的弯zhi曲方向从位移方向沿着小于180度的夹角方向转向力矢量时大拇指的指向,如果这个方向和假定的正方向相同就记为正,否则记为负。力对轴的矩是力对物体产生绕某一轴转动作用的物理量。它是代数量,其大小等于力在垂直于该轴的平面上的分力同此分力...
力矩的方向以什么方向为正?
1、力矩、力偶矩的方向以逆时针为正,反之为负。实际工作中以所用分析方法专门规定正负为准。正负次要。2、弯矩的正负号以下边受拉为正,上边受拉为负;3、剪力是使构件截面有左起右落的趋势为正。
力矩是什么意思 方向怎么判断
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。判定力矩方向方法 有两种判断的办法。伸出你的右手...
如何判断力矩的方向?
回答:力矩的方向不是特定的,会随着具体情况的变化而改变,如在运用右手螺旋定理时候就是顺时针旋转了。2.力矩方向判断方法:右手四指呈螺旋状,指的方向与物体转动方向一致,拇指方向是该力力矩方向,确定力矩是顺时针或者是逆时针。3.常用定理:3.1安培定则一:用右手握住直导线,大拇指指向电流方...
力矩有什么作用?
在力臂上施加一定的力矩来平衡另一个力矩,从而确定未知力的大小。6. 工业应用:力矩在工业生产过程中有许多应用。例如,焊接、切割和铣削等工艺需要根据力矩原理来设计和操作设备。这些是力矩在各个领域中的一些应用示例。力矩的概念在解决力学问题、设计机械系统和分析物体的旋转行为方面都具有重要意义。
怎样判断力矩的方向??
M=r*F(*为叉乘)这样说吧,有两种判断的办法伸出你的右手一:从力臂(指向力的作用线)向力的方向握,那么大拇指的方向就是力矩的方向。二:大拇指指向力的作用点,食指指向力的方向,剩下的三根手指向内侧弯,使得三根手指的方向垂直于手掌,那么三根手指的方向就是力矩的方向。
请问弹性力学中关于力矩方向正负的规定?回答好的有加分。
一个面上的正半轴的正应力对原点的矩如果转向与外力矩相同则外力矩取正,反之取负。力矩在物理学里是指作用力使物体绕着转动轴或支点转动的趋向。转动力矩又称为转矩或扭矩。力矩能够使物体改变其旋转运动。推挤或拖拉涉及到作用力 ,而扭转则涉及到力矩。力矩等于径向矢量与作用力的叉积。
请问弹性力学中关于力矩方向正负的规定?回答好的有加分。
一个面上的正半轴的正应力对原点的矩如果转向与外力矩相同则外力矩取正,反之取负。力矩在物理学里是指作用力使物体绕着转动轴或支点转动的趋向。转动力矩又称为转矩或扭矩。力矩能够使物体改变其旋转运动。推挤或拖拉涉及到作用力 ,而扭转则涉及到力矩。力矩等于径向矢量与作用力的叉积。
标裘科莫: 力矩的方向代表的实际意义是,与力的方向垂直.因为受力分析都要做力的垂直距离.否则最简单的杠杆平衡都很难求出.
临泽县18226635686: 力矩的方向代表的实际意义什么 - ?
标裘科莫:[答案] 力矩的方向代表的实际意义是,与力的方向垂直.因为受力分析都要做力的垂直距离.否则最简单的杠杆平衡都很难求出.
临泽县18226635686: 力矩的方向代表什么 - ?
标裘科莫:[答案] 力矩是角动量随时间的导数,就像力是动量随时间的导数.(指的是物体转动速度的变化率) 刚体的角动量是转动惯量乘以角速度.
临泽县18226635686: 力矩的方向代表什么?为什么力矩的方向同时垂直力和力臂的方向?请予以详细的说明, - ?
标裘科莫:[答案] 在纯转动的领域内,力矩的方向就是转动轴的方向,而不是有什么东西要朝这个方向运动. 判断力矩方向时采用右手螺旋定则,四指方向先指向力的方向,然后弯向力臂方向,此时大拇指的方向就是力矩的方向.
临泽县18226635686: 力矩上的方向表示什么意思 - ?
标裘科莫: 杠杆里的力臂l(m),力F(N)的乘积是没有意义的,但它就是力矩! 而功里的是有意义的,是功. 你说的方向是不是和这个有关啊? 我个人知识有限,老师也只是提了一点,仅供参考!
临泽县18226635686: 力矩的物理意义是什么?它的方向又表示什么? - ?
标裘科莫:[答案] 力矩是描述力的旋转效果的物理量,力矩越大说明旋转效果越好.力矩的方向是这样规定的:伸出右手,使拇指与四指垂直,四指沿F推动物体转动的方向弯曲,则拇指所指的方向就是F的力矩的方向.由于拇指与四指的方向间的关系是一一对应的,因...
临泽县18226635686: 力矩方向的物理意义是什么? - ?
标裘科莫: 力矩方向的物理意义就是作用力使物体绕着转动轴或支点转动的趋向力矩的单位是牛顿-米.力矩希腊字母是 tau.力矩的概念,起源于阿基米德对杠杆的研究.转动力矩又称为转矩或扭矩.力矩能够使物体改变其旋转运动.推挤或拖拉涉及到...
临泽县18226635686: 力矩的方向有什么用?有什么物理意义? - ?
标裘科莫: 力矩是在一个平面上的,它使物体有转动的趋势. 力矩的方向由如下方法确定: 方向垂直于力矩平面,用右手定则确定其指向(右手在力矩平面内沿着该力矩使物体有转动趋势的方向握住,大拇指指向即为力矩的方向) 这样可以仅用一个矢量...
临泽县18226635686: 力矩的方向的物理意义为甚么要垂直? - ?
标裘科莫: 力矩的方向是人为定义的,并不是天生就存在的,定义了方向是为了统一,方便后续计算,解题.你也可以按照相反的方向定义,但是,所有涉及到力矩方向的都要按你定义的走.他并没有什么物理意义,他的作用是用这种定义方法可以用右手定则来判定力矩是怎么作用与物体的.
临泽县18226635686: 力矩的方向有什么意义,为什么和力的方向和旋转方向都不一样 - ?
标裘科莫: 力矩是为了方便研究刚体“转动”而提出的概念;就像力在“平动”中的作用一样; 运动有方向,所以力是有方向的;转动也有方向,所以力矩也得有方向;最简单的平动是直线运动,直线运动中,运动的方向只有2个,而影响运动的力的方...