摩擦力矩

摩擦力矩

力矩(torque):力(F)和力臂(L)的乘積(M)。即:M=F·L。其中L是從轉動軸到力的矢量,F是矢量力。故摩擦力矩就是摩擦力和摩擦力臂的乘積。

定義

力矩的量綱是距離×力;與能量的量綱

相同。但是力矩通常用牛頓-米,而不是用焦耳作為單位。力矩的單位由力和力臂的單位決定。

力對物體產生轉動作用的物理量。可分為力對軸的矩和力對點的矩。力對軸的矩是力對物體產生繞某一軸轉動作用的物理量。它是代數量,其大小等於力在垂直於該軸的平面上的分力同此分力作用線到該軸垂直距離的乘積;其正負號用以區別力矩的不同轉向,按右手螺鏇定則確定:以右手四指沿分力方向,且掌心面向轉軸而握拳,大拇指方向與該軸正向一致時取正號,反之則取負號。力對點的矩是力對物體產生繞某一點轉動作用的物理量。它是矢量,等於力作用點位置矢r和力矢F的矢量積。例如,用球鉸鏈固定於O點的物體受力F作用,以r表示自O點至F作用點A的位置矢,r和F的夾角為a(見圖)。物體在F作用下,繞垂直於r與F組成的平面並通過O點的軸轉動。轉動作用的大小和轉軸的方向取決於F對O點的矩矢M,M=r×F;M的大小為rFsina,方向由右手定則確定。力矩M在過矩心O的直角坐標軸上的投影為Mx、My、Mz。可以證明Mx、My、Mz就是F對x,y,z軸的矩。力矩的量綱為L2MT-2,其國際制單位為N·m。例如,3牛頓的力作用在離支點2米的槓桿上的力矩等於1牛頓的力作用在離支點6米的力矩,這裡假設力與槓桿垂直。一般地,力矩可以用矢量叉積定義:其中r是從轉動軸到力的矢量,F是矢量力。

摩擦力矩-單位

力矩的量綱是距離乘以力;依照國際單位制,力矩的單位是牛頓-米。雖然牛頓與米的次序,在數學上,是可以變換的。BIPM(國際重量測量局)設定這次序應是牛頓-米,而不是米-牛頓。

依照國際單位制,能量與功量的單位是焦耳,定義為1牛頓-米。但是,焦耳不是力矩的單位。因為,能量是力點積距離的標量;而力矩是距離叉積力的偽矢量。當然,量綱相同並不儘是巧合;使1牛頓-米的力矩,作用一全轉,需要恰巧2*Pi焦耳的能量。

摩擦力矩-靜力觀念

當一個物體在靜態平衡時,淨作用力是零,對任何一點的淨力矩也是零。關於二維空間,平衡的要求是:x,y方向合力均為0,且合力矩為0.

摩擦力矩-動力觀念

力矩是角動量隨時間的導數,就像力是動量隨時間的導數。剛體的角動量是轉動慣量乘以角速度。

摩擦力矩-相關詞語

剛度 角動量 加速度 應力扭矩 慣性參照系 功率 位移 動量 衝量 角位移 壓強 角速度 拉力

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