力矩的定義:施力點到轉軸的垂直距離(力臂)與作用力的乘積。
• 力矩的單位:$$N \cdot m$$ (牛頓·公尺)
• 力矩方向判定:以右手握拳,大拇指指向轉軸方向,四指彎曲方向即為力矩方向
物體在轉動平衡時:
1. 合力為零
2. 合力矩為零
• 順時針力矩 = 逆時針力矩
• 物體靜止或等速度運動時,合力必為零
槓桿的平衡條件:
槓桿分類:
1. 第一類槓桿:支點在中間(如蹺蹺板)
2. 第二類槓桿:抗力在中間(如獨輪推車)
3. 第三類槓桿:施力在中間(如人體手臂)
生活中的應用:
1. 開門:門把手越長,所需施力越小
2. 起重機:利用槓桿原理提升重物
3. 鉗子:利用槓桿原理增加夾持力
4. 天平:利用轉動平衡測量物體重量
解題步驟:
1. 確定轉軸位置
2. 標示所有作用力
3. 計算各力臂長度
4. 區分順、逆時針力矩
5. 列式計算
1. 力臂一定要垂直於作用力
2. 力矩大小與轉軸位置有關
3. 力矩方向判定要考慮力的作用點
4. 平衡時,物體不一定是靜止的