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力和力偶系统的简化 II
4.17
一个三维系统具有一个合力和一个合力偶矩,二者并不相互垂直。
所得的力偶矩可分解为平行于和垂直于合力作用线的分量。
如果将合力移动一段垂直距离,则可以替换其垂直分量。
这种合力与共线力偶矩的组合会使物体绕其轴线发生平移和旋转,被称为力螺旋或螺旋运动。
考虑作用在砖块上的三个力。用一个力螺旋代替它们,并求出该力螺旋与砖块的交点。
首先,求出合力及其大小。
然后考虑从力的作用点到交点的位置矢量。
它们与相应力的叉积给出了合力偶矩。
现在,确定合力的单位矢量。
合力矩等于其大小与单位矢量的乘积。
令各分量相等并解方程,可得到交点的坐标。
在三维系统中,一个物体上可以有多个力在发挥作用。这些力可以合并成一个单一的等效力,并将其称为合力。同样,由这些力所产生的力矩也可以合并成一个单一的等效力矩,即合力偶矩。在某些情况下,这两个实体可能不是互相垂直的,也就是说它们之间没有90度的角度。这种独特的条件需要对合力和力偶矩之间的相互作用进行更深…