力矩的方向有什麼意義,為什麼和力的方向和旋轉方向都不一樣

2021-08-13 10:05:19 字數 4664 閱讀 8411

1樓:永苒歧婉

力矩是為了方便研究剛體「轉動」而提出的概念;就像力在「平動」中的作用一樣;

運動有方向,所以力是有方向的;轉動也有方向,所以力矩也得有方向;

最簡單的平動是直線運動,直線運動中,運動的方向只有2個,而影響運動的力的方向也只有2個;二力向量和為零,則「質點」處於平衡狀態;

最簡單的轉動是平面轉動,平面轉動中,轉動的方向也只有2個(逆時針和順時針),相應的力矩的方向也只有2個:垂直平面向下和垂直平面向上;兩力矩的向量和為零,則剛體在轉動上平衡(不轉動或勻速轉動);

至於為什麼選擇這樣的兩個方向,這可以從數學上找到根由。

力和力矩都是向量(即向量),它們的合成最終都是向量的加法運算;

除了加法(向量和),向量還有點乘(數量積)和叉乘(向量積)的運算;

數量積可參考「功」的概念;而向量積的應用之一就是力矩:力矩就是力和力臂(加上方向)的向量積;

作為一個向量,向量積的大小:反應了一個向量在另一個向量的「垂直方向」上的作用效果(數量積則是平行方向上的效果);因為是垂直,這就有了兩個方向,最終的計算結果應該如何確定方向呢?

因為兩個向量有主次之分:一個是作用者,一個是被作用者;若將二者地位調換,則作用程度(大小)不變,但效果相反——這不正是向量的方向的意義嗎?所以:

向量積的方向,反應了兩個向量間的「作用方式」;而這個方式只有兩種:要麼a對b,要麼b對a;它與a、b本身的方向均無關,即與a、b所在的平面無關;

所以,與其在平面內與a、b的方向糾纏不清,還不如另闢蹊徑,從一個新的維度上尋找「方向」;自然而然結果就是:a、b向量積的方向垂直於a、b所確定的平面,是超脫於ab二維平面的第三個維度,這一個維度正好可提供所需的兩個方向;

而向量積的這些屬性,恰好滿足對「力在轉動中的作用效果」的研究,所以就有了這個用向量積定義的概念——力矩。

2樓:眭陽曦買貞

直接把力矩的數值改為力的數值就行,也就是說不用改變。

等你讀到大學就知道,力矩是相對於旋轉而言,旋轉和直線的力有許多相同之處,比如說直線力的加速度對應於旋轉力的角速度。直線力的速度對應旋轉的力的線速度等等。

其中直線的力就是對應於旋轉力的力矩

其中這只是對應關係而已,嚴格來講,直線力和旋轉力是不能轉換的。兩者的研究物件不同

3樓:百科知道的全書

力矩是描述力的旋轉效果的物理量,力矩越大說明旋轉效果越好。力矩的方向是這樣規定的:伸出右手,使拇指與四指垂直,四指沿f推動物體轉動的方向彎曲,則拇指所指的方向就是f的力矩的方向。

由於拇指與四指的方向間的關係是一一對應的,因此力矩的方向就唯一反映了f推動物體轉動的方向。

力矩的方向有什麼意義,為什麼和力的方向和旋轉方向都不一樣

4樓:匿名使用者

力矩是為了方便研究剛體「轉動」而提出的概念;就像力在「平動」中的作用一樣;

運動有方向,所以力是有方向的;轉動也有方向,所以力矩也得有方向;

最簡單的平動是直線運動,直線運動中,運動的方向只有2個,而影響運動的力的方向也只有2個;二力向量和為零,則「質點」處於平衡狀態;

最簡單的轉動是平面轉動,平面轉動中,轉動的方向也只有2個(逆時針和順時針),相應的力矩的方向也只有2個:垂直平面向下和垂直平面向上;兩力矩的向量和為零,則剛體在轉動上平衡(不轉動或勻速轉動);

至於為什麼選擇這樣的兩個方向,這可以從數學上找到根由。

力和力矩都是向量(即向量),它們的合成最終都是向量的加法運算;

除了加法(向量和),向量還有點乘(數量積)和叉乘(向量積)的運算;

數量積可參考「功」的概念;而向量積的應用之一就是力矩:力矩就是力和力臂(加上方向)的向量積;

作為一個向量,向量積的大小:反應了一個向量在另一個向量的「垂直方向」上的作用效果(數量積則是平行方向上的效果);因為是垂直,這就有了兩個方向,最終的計算結果應該如何確定方向呢?

因為兩個向量有主次之分:一個是作用者,一個是被作用者;若將二者地位調換,則作用程度(大小)不變,但效果相反——這不正是向量的方向的意義嗎?所以:

向量積的方向,反應了兩個向量間的「作用方式」;而這個方式只有兩種:要麼a對b,要麼b對a;它與a、b本身的方向均無關,即與a、b所在的平面無關;

所以,與其在平面內與a、b的方向糾纏不清,還不如另闢蹊徑,從一個新的維度上尋找「方向」;自然而然結果就是:a、b向量積的方向垂直於a、b所確定的平面,是超脫於ab二維平面的第三個維度,這一個維度正好可提供所需的兩個方向;

而向量積的這些屬性,恰好滿足對「力在轉動中的作用效果」的研究,所以就有了這個用向量積定義的概念——力矩。

5樓:輸入中

剛體在旋轉的時候,是有一個角速度,這個角速度的方向規定為與剛體的旋轉方向是右手螺旋的關係,所以旋轉的方向其實並不是角速度的方向,你的問題中我直接是後半句話,力不見得和旋轉方向會不一樣,只是剛體在旋轉的時候能讓剛體旋轉的作用力的方向一定會有跟剛體旋轉角速度垂直的分量,而這個與角速度垂直的分量你考慮下,難道不應該是跟剛體的旋轉方向一致嗎?雖然這個力的分量方向一直在變化,但是剛體上某個質點的旋轉方向不也一直在變化嗎?至於所說的逆時針和順時針是對於整體來說的,因為考慮下剛體旋轉軸的兩個對稱點就可以了。

還有剛體上面的質點旋轉方向和角速度方向不一樣。這是兩個概念。

當然了,限於我的水平,我就說這麼多,如果有錯在所難免。

6樓:匿名使用者

和旋轉方向有關係,指向轉動軸

定義力矩的方向有什麼意義?(力矩的方向並不和力矩所改變物體轉動的方向一致)

7樓:匿名使用者

力矩的方向的定義,與角速度類似。

例如,空間內有一球在原地轉動。

如果沒有這樣的定義方式,你怎麼描述這個球是怎麼轉的?

難道要說,從***x位置看過去,是順時針轉的?

現在用一個向量的方式定義,別人只要右手法則一下,就知道這個球轉動的轉軸和順/逆時針了。

力矩的方向有什麼用?有什麼物理意義?

8樓:匿名使用者

力矩是在一個平面上的,它使物體有轉動的趨勢。

力矩的方向由如下方法確定:

方向垂直於力矩平面,用右手定則確定其指向。

這樣可以僅用一個向量來唯一確定地表示力矩所在平面和及其方向。

擴充套件資料

力矩的方向這樣來確定,m=r*f,這裡的r與f都為向量,r的方向這樣來確定,r為力臂,從支點指向力的作用線,用右手螺旋定則判斷力矩的方向,伸出右手,四指指向為r的方向,彎曲四指選擇r與f間的最小夾角指向f,則大拇指指向為力矩的方向。

若x軸的方向為r方向,y軸的方向為f方向,則z軸方向為力矩方向。

1、單位變換

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。

2、國際單位制

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向量。

當然,量綱相同並不僅是巧合;使 1 牛頓-米的力矩,作用一全轉,需要恰巧 2*pi 焦耳的能量。

事實上,力矩與能量的關係是能量和一個對數向量2π[lnk]的乘積,即t=2πq[lnk],[lnk]的方向垂直於作用平面。因此用焦耳做單位也不是錯誤的。做圓周運動時,k=e,因此使 1 牛頓-米的力矩,作用一全轉,需要恰巧 2*pi 焦耳的能量。

9樓:匿名使用者

力矩的方向就是物體轉動的軸。

力矩的物理意義是什麼?它的方向又表示什麼?

10樓:匿名使用者

力矩是描述力的旋轉效果的物理量,力矩越大說明旋轉效果越好。力矩的方向是這樣規定的:伸出右手,使拇指與四指垂直,四指沿f推動物體轉動的方向彎曲,則拇指所指的方向就是f的力矩的方向。

由於拇指與四指的方向間的關係是一一對應的,因此力矩的方向就唯一反映了f推動物體轉動的方向。

11樓:匿名使用者

力矩表示物體旋轉的力度的大小,與物體平移時的力對應,方向表示旋轉方向,符合右手法則,

例如,在直角座標系,一個向量從+x軸 轉到 +y軸,它的旋轉方向是+z軸。

再例,螢幕上有一個手錶,指標受到力矩順時針旋轉,力矩的方向垂直指向螢幕裡面。

12樓:匿名使用者

力矩的物理意義是對轉動起的效果,它的方向與力的方向一致

力矩的方向代表的實際意義什麼

13樓:科幻怪怪

力矩的方向代表的實際意義是,與力的方向垂直。因為受力分析都要做力的垂直距離。否則最簡單的槓桿平衡都很難求出。

14樓:匿名使用者

力矩的方向為力矩這個物理量的向量方向,不能說是人為隨便定義的。是為了讓它與別的物理量作用時滿足物理公式的優美簡介,比如說m=dj/dt,其中m為力矩(向量),j為角動量(向量),t為時間,力矩的方向便表徵了角動量向量變化的方向。

15樓:毒眼鏡蛇

你好!力矩的方向沒有實際意義,是人們規定的一個方向,這個方向很有用,尤其在做靜力學的時候,力矩平衡就是要包括各個方向上的力矩和為0. 力矩的方向在向量力學裡面非常有用,尤其是三維的,一定要好好學

16樓:經典源於創造

在該力作用下物體旋轉的方向

為什麼力矩的方向是垂直力和作用方向的平面

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