2015-08-01 06:59:07

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物理名词,作用于同一刚体上的一对大小相等、方向相反、但不共线的一对平行力称为力偶。集中力偶作用下,剪力图没有变化。

基本信息

  • 中文名

    力偶

  • 外文名

    couple

  • 拼音

    lì ǒu

  • 单位

    KN.m N.m

  • 三大要素

    大小,转向,作用面

  • 来源

    物理名词

折叠 编辑本段 定义

大小相等、方向相反,但作用线不在同一直线上的一对力(如图上的F和F′)。力偶能使物体产生纯转动效应。例如,用双手使用丝锥,施加的力偶对丝锥不会产生横向侧压力,这样钻得的孔才能与表面垂直。力偶的二力对空间任一点之矩的和是一常量,称为力偶矩。用静力学公理和几何学可证明:一力偶可用与其作用面相平行和力偶矩相等的另一力偶代替,而不改变其对刚体的转动作用。由于力偶的作用平面具有方向性,须引入一空间力偶矩矢T,其方向线与力偶作用平面垂直,并按右手螺旋定则确定其指向(见图)。T的大小等于力和力偶臂(力偶的二力线间的垂直距离)的乘积。由于力偶的作用面可在刚体上自由平移,所以刚体上的力偶矩矢是自由矢,即它的作用点可以是刚体上的任一点。如力偶作用在变形体上,力偶矩矢就不可自由平移,因为这样会产生不同的扭转效应。受力偶作用的物体,会产生角加速度,不能用一个力来平衡,因为一个力具有主矢,但由一个力偶所组成的力系,其主矩不为零,而主矢为零。力偶矩的量纲和单位与力矩的相同。

作用在刚体上的两个或两个以上的力偶组成力偶系。若力偶系中各力偶都位于同一平面内,则为平面力偶系,否则为空间力偶系。力偶既然不能与一个力等效,力偶系简化的结果显然也不能是一个力,而仍为一力偶,此力偶称为力偶系的合力偶。

折叠 编辑本段 三大要素

大小,转向,作用面。

力偶在平面内的转向不同,其作用效应也不相同。

M(F,F')表示,即M=±Fd

折叠 编辑本段 注释

折叠 基本注释

一般,将作用于同一刚体上的大小相等,方向相反但不共线的两个平行力组成的力系,称为力偶,力偶为矢量,力偶是一种只有合转矩(所有转矩的总合),没有合力的力系统。因此,它又称为纯转矩。作用于物体,力偶能够使物体完全不呈现任何平移运动,只呈现纯旋转运动。最简单的力偶是由两只大小相等,方向相反的力构成的,力偶的国际单位制是牛顿*米。力偶是指两个大小相等方向相反的特殊力系。

力偶(couple),大小相等、方向相反、作用线不在同一直线上的一对力。力偶对物体产生转动效应。力偶的二力对空间任一点之矩的和是一常矢量,称为力偶矩。一力偶可用与其作用面平行、力偶矩相等的另一力偶代替,而不改变其对刚体的转动效应。由于力偶作用面具有方向性,须引入一空间力偶矩矢T,其方向线与力偶作用面垂直并按右手螺旋定则确定其指向(见图)。T的大小等于力和力偶臂(力偶的二力线间的垂直距离)的乘积。作用在刚体上的力偶矩矢是自由矢。作用在变形体上的力偶矩矢不能自由平移,否则会产生不同的扭转效应。力偶矩的量纲力矩的相同。其量纲的国际单位为N·m

折叠 基本性质

性质1: 力偶没有合力,所以力偶不能用一个力来代替,也不能与一个力来平衡。

解释: 从力偶的定义和力的合力投影定理可知,力偶中的二力在其作用面内的任意坐标轴上的投影的代数和恒为零,所以力偶没有合力,力偶对物体只能有转动效应,而一个力在一般情况下对物体有移动和转动两种效应。因此,力偶与力对物体的作用效应不同,所以其不能与一个力等效,也不能用一个力代替,也就是说力偶不能和一个力平衡,力偶只能和转向相反的力偶平衡。

性质2:力偶对其作用面内任一点之矩恒等于力偶矩,且与矩心位置无关。

性质3 :在同一平面内的两个力偶,如果它们的力偶矩大小相等,转向相同,则这两个力偶等效。称为力偶的等效条件。

折叠 编辑本段 等效理论

作用在同一刚体上的两力偶,如果力偶矩矢相等,则两力偶等效。

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