基本介紹
- 中文名：力矩平衡
- 前言：如果一個物體所受到的力的合力矩
- 力矩：力臂(L)
- 力矩2：力矩（M
力矩平衡狀態,力矩,平衡條件,力矩判斷,要點解析,
力矩平衡狀態
如果一個物體所受到的力的合力矩的代數和是0，那么就說這個物體處於力矩平衡狀態
這個公式可利用於天平，翹翹板，槓桿原理等套用計算
力矩
（1）力臂(L)：轉動軸到力的作用線的垂直距離；
（2）力矩（M）：M=L×F，單位是牛*米；
（3）力矩描述力對物體產生的轉動效果；
（4）力矩是矢量，中學裡只考慮順時針和逆時針兩種方向。通常規定逆時針力矩為正，順時針力矩為負。
平衡條件
（1）有固定轉動軸的物體的平衡是指物體靜止，或繞轉軸勻速轉動；
（2）有固定轉動軸物體的平衡條件是合力矩為零，即∑Fx=0，也就是順時針力矩之和等於逆時針力矩之和。
一般平衡條件：
合力為零，合力矩同時為零，即∑Fx=0，∑Fy=0，∑M=0。
力矩判斷
在列力矩方程的時候，確定哪些力產生的是順時針力矩，哪些力產生的是逆時針力矩很重要。可以將力的作用點與轉動軸相連，並將力沿連線方向和垂直連線方向分解，然後判斷此力產生的力矩方向。
要點解析
1． 轉動平衡：有轉動軸的物體在力的作用下，處於靜止或勻速轉動狀態。
明確轉軸很重要：
大多數情況下物體的轉軸是容易明確的，但在有的情況下則需要自己來確定轉軸的位置。如：一根長木棒置於水平地面上，它的兩個端點為AB，現給B端加一個豎直向上的外力使桿剛好離開地面，求力F的大小。在這一問題中，過A點垂直於桿的水平直線是桿的轉軸。象這樣，在解決問題之前，首先要通過分析來確定轉軸的問題很多，只有明確轉軸，才能計算力矩，進而利用力矩平衡條件。
2． 力矩：
力臂：轉動軸到力的作用線的垂直距離。
力矩：力和力臂的乘積。
計算公式：M=FL
單位： Nm
效果：可以使物體轉動
（1）力對物體的轉動效果
力使物體轉動的效果不僅跟力的大小有關，還跟力臂有關，即力對物體的轉動效果決定於力矩。①當臂等於零時，不論作用力多么大，對物體都不會產生轉動作用。②當作用力與轉動軸平行時，不會對物體產生轉動作用，計算力矩，關鍵是找力臂。需注意力臂是轉動軸到力的作用線的距離，而不是轉動軸到力的作用點的距離。
（2）大小一定的力有最大力矩的條件：
F |
θ |
LF |
θ |
L |
①力作用在離轉動軸最遠的點上；
②力的方向垂直於力作用點與轉軸的連線。
（3）力矩的計算：
①先求出力的力臂，再由定義求力矩M=FL
如圖中，力F的力臂為LF=Lsinθ
力矩M=F·L sinθ
F |
θ |
L |
F2 |
F1 |
②先把力沿平行於桿和垂直於桿的兩個方向分解，平行於桿的分力對桿無轉動效果，力矩為零；垂直於桿的分力的力矩為該分力的大小與桿長的乘積。
如圖中，力F的力矩就等於其分力F1產生的力矩，M=F sinθ·L
兩種方法不同，但求出的結果是一樣的，對具體的問題選擇恰當的方法會簡化解題過程。
3． 力矩平衡條件：
力矩的代數和為零或所有使物體向順時針方向轉動的力矩之和等於所有使物體向逆時針方向轉動的力矩之和。
∑M=0 或 ∑M順=∑M逆
4． 解決實際問題的步驟；
（a）確定研究對象——哪個物體；
（b）分析狀態及受力——畫示意圖；
（c）列出力矩平衡方程：
∑M=0或∑M順=∑M逆；
（d）解出字母表達式，代入數據；
（e）作必要的討論，寫出明確的答案。
5． 正確理解力矩的概念
力矩是矢量，在中學物理中，作用在物體上的力都在同一平面內，各力對轉軸的力矩只能使物體順時針轉動或逆時針轉動，這樣，求幾個力矩的合力就簡化為代數運算。
