转矩-平衡gydF4y2Ba
如果一个物体继续保持静止状态或匀速运动状态,我们就说它处于平衡状态。均衡可以分为两类:gydF4y2Ba
1)gydF4y2Ba静力平衡gydF4y2Ba如果一个物体是静止的,并且一直保持静止,那么这个平衡就是静态平衡。gydF4y2Ba
2)gydF4y2Ba动态平衡gydF4y2Ba如果物体以某一速度开始运动,然后以相同的速度直线运动,或者物体以某一初始角速度旋转,而角速度保持不变,则该物体处于动态平衡状态。gydF4y2Ba
如果物体的速度和角速度,无论是零还是非零,随时间保持不变,那么加速度和角加速度都是零。gydF4y2Ba
对于直线运动,如果加速度是零,那么根据牛顿第二定律,合力也是零。gydF4y2Ba
同样地,对于旋转运动,如果角加速度为零,那么根据牛顿第二定律,旋转的合扭矩也是零。gydF4y2Ba
均衡可以进一步分类为:gydF4y2Ba
1)gydF4y2Ba转化平衡gydF4y2Ba如果作用在物体上的合力为零,则该物体处于平动平衡状态。在这种情况下,物体的质心保持静止或匀速直线运动。gydF4y2Ba
2)gydF4y2Ba旋转平衡gydF4y2Ba当前位置如果作用在物体上的合力矩为零,则该物体处于转动平衡状态。在这种情况下,物体的角速度保持不变。gydF4y2Ba
注意:gydF4y2Ba
一个物体可能在旋转,甚至以一个不断变化的速度旋转,但如果物体的质心加速度仍然为零,就可能处于平动平衡。gydF4y2Ba
在上图中,作用在杆上的合力为零,质心的加速度也为零。关于质心,两个力产生的力矩都是逆时针的。因此,合力矩是非零的,物体仅处于平移平衡状态。gydF4y2Ba
同样地,一个物体可以变速移动,但仍处于旋转平衡状态。gydF4y2Ba
在图示中,在杆的中心施加一个力。由于这个力,杆平移,杆的质心加速,但杆不旋转,保持转动平衡。在这种情况下,绕质心的力矩是零。gydF4y2Ba
一根质量为M、长度为L的杆一端铰接,另一端通过施加一个力f来固定。求保持杆平衡所需的力。gydF4y2Ba
三种力作用在杆上:gydF4y2Ba
1)地心引力gydF4y2Ba
2)铰链力gydF4y2Ba
3)杆端力F。gydF4y2Ba为了使杆保持平衡,净力矩应该为零。因此,写铰链的力矩、重力力矩和力F的方向是相反的。当铰链通过铰链本身时,铰链力在铰链上的力矩为零。因此,gydF4y2Ba