大學物理課件13

2.4.1力對參考點的力矩給我一個支點，我就能撬動地球?！⒒椎铝馗軛U2例題4力矩原理的應用33力矩的概述31力矩

通過以往的學習，我們知道物體運動除了我們熟知的平動以外，還有轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動也是機械運動的一種最基本的形式，是指運動物體上，除轉(zhuǎn)動軸上各點外，其他各點都繞同一轉(zhuǎn)動軸線作大小不同的圓周運動，這種運動叫做“轉(zhuǎn)動”。

物體的轉(zhuǎn)動現(xiàn)象什么是力矩OrF

力矩的單位：在國際單位制中,力矩的單位是牛頓·米，注意不能寫成焦耳（焦耳是能量單位）。

P

力矩(M)：力(F)和力臂(L)的乘積。即：M=F×L。從轉(zhuǎn)動軸到力的作用線的垂直距離叫力臂（L）。L1F’力矩是描述物體轉(zhuǎn)動效果的物理量。力矩的方向

力矩是矢量，其方向可用右手螺旋法則確定，即右手四指指向r方向經(jīng)小于180°的θ角并彎向F方向。則大拇指方向為力矩M的方向。OMrFθP力矩的方向

當物體繞固定軸轉(zhuǎn)動時，力矩只有兩種可能的方向,所以可用正負號來表示。一般規(guī)定：使物體沿逆時針方向轉(zhuǎn)動的力矩為正；使物體沿順時針方向轉(zhuǎn)動的力矩為負。

當作用于有固定軸的轉(zhuǎn)動物體上的合力矩為零，即：∑M=0時，則該物體處于平衡狀態(tài)。OMrFθP力矩杠桿2例題4力矩原理的應用33力矩的概述31什么是杠桿物理學中把在力的作用下可以圍繞固定點(軸)轉(zhuǎn)動的堅硬物體叫做杠桿。動力臂阻力臂動力阻力o支點杠桿“五要素”消防破拆工具杠桿的應用oF1F2L1L2oF1F2L2L1oF2L1L2F1黃山挑山工的智慧L1L2F2F1F3OF1F2動力臂L1阻力臂L2O由F1L1=F2L2∵L1>L2∴F1<F2這是省力杠桿省力杠桿杠桿的三種類型hS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hOF2F1ABF2F1A’B’可見，省力杠桿雖然省力，但費了距離省力杠桿的特點省力杠桿F2F1動力臂L1阻力臂L2O由F1L1=F2L2∵L1<

L2∴F1>F2這是費力杠桿費力杠桿F2F1hS=4hA’B’ABF2F1OhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4h可見，費力杠桿雖然費了力，但可以省距離費力杠桿的特點費力杠桿F2F1動力臂L1阻力臂L2O由F1L1=F2L2∵L1=

L2∴F1=

F2這是等臂杠桿等臂杠桿不省力，也不省距離等臂杠桿的特點小結(jié)省力杠桿的特點A動力臂大于阻力臂B省力但是費距離費力杠桿的特點A動力臂小于阻力臂B費力但是省距離等臂杠桿的特點A動力臂等于阻力臂B不省力也不省距離小資料人體內(nèi)的杠桿

當曲肘把重物舉起來的時候，手臂也是一個杠桿(如圖)。肘關(guān)節(jié)是支點，支點左右都有肌肉。這是一種費力杠桿，舉起一份的重量，肌肉要化費6倍以上的力氣，雖然費力，但是可以縮短距離，從而贏得速度。OL1L2F2F1彎曲的杠桿APMOBF1F2L2L1力矩杠桿2例題4力矩原理的應用33力矩的概述31力矩原理在格斗中的應用OL1FF2F3L2L3F1暴力襲擊防衛(wèi)“八法八招”O(jiān)FF1F1’L1L1’腳頂托的部位要正確GO,腿要盡量展開手拉扯的力度要足力矩杠桿2例題4力矩原理的應用33力矩的概述31

例題1如圖所示，一根輕質(zhì)木棒AO，A端用光滑鉸鏈固定于墻上，在O端下面吊一個重物，上面用細繩BO系于頂板上，現(xiàn)將B點逐漸向右移動，并使棒AO始終保持水平，則下列判斷中正確的是()A．BO繩上的拉力大小不變。B．BO繩上的拉力先變大后變小。C．BO繩上的拉力對輕桿的力矩先變大后變小。D．BO繩上的拉力對輕桿的力矩不變。ABO例題2如圖所示，一根木棒AB在O點被懸掛起來，AO＝OC，在A、C兩點分別掛有兩個和三個砝碼，木棒處于平衡狀態(tài)。如在木棒的A、C點各增加一個同樣的砝碼，則木棒（）（A）繞O點順時針方向轉(zhuǎn)動 （B）繞O點逆時針方向轉(zhuǎn)動 （C）平衡可能被破壞，轉(zhuǎn)動方向不定 （D）仍能保持平衡狀態(tài)BAOC解：設(shè)木棒AB重量為G，重心在O點左側(cè)x處，AO長度為l，由力矩平衡條件

Gx+2mgl=3mgl

當A、C點各增加一個砝碼時可得

Gx+3mgl=4mgl即只要兩邊所增加掛鉤碼個數(shù)相同，依然能平衡。

例題32007年2月28日凌晨1時55分左右，從烏魯木齊駛往阿克蘇的5806次列車遭遇特大沙塵暴，列車從第1節(jié)車廂到第11節(jié)車廂相繼被吹翻。據(jù)鐵路部門設(shè)在沿線的測風儀紀錄，2月28日2時前后的平均風速為32米/秒，瞬時風速為43.4米/秒。已知每一節(jié)車廂重G=2×105N，車廂的高度為h=3米，長度L=25米，寬度d=1.5米，試計算當時的大風對一節(jié)車廂施加的最大水平推力有多大？已知風速V與風壓P間的關(guān)系圖20上述大風能將列車吹翻嗎？如果能吹翻，試說明你作出判斷的依據(jù)是什么？如果不能吹翻，也同樣說明理由，并猜測可能是什么因素使列車發(fā)生翻轉(zhuǎn)的?在緊急情況下,你能否提出應急措施并作簡要說明。解：1）

2）大量被大風卷起的黃沙顆粒對火車的側(cè)壁的撞擊產(chǎn)生一水平推力,使列車發(fā)生翻轉(zhuǎn)。應急措施:緊急打開火車兩邊的車窗、或火車上的乘客移動到大風吹過來的那邊。dhFG∴不會吹翻。質(zhì)點角動量