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力的平移定理及其应用于汽车机械基础

时间:2023-09-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:此时,可将F′看成力F平移到点B后的力,而F,F″构成一力偶。附加力偶矩为图2.8力的平移M=F×d=MB于是,定理得证。力的平移原理的逆定理也成立。力的平移定理不仅是力系向一点简化的依据,也可解释一些实际问题。这个力偶使丝锥转动,而力F′却易使丝锥折断。

力的平移定理及其应用于汽车机械基础

力是矢量。如果当力的作用线在刚体上平行移动时,它对刚体的作用效果就会改变。那么,要使力的作用线在刚体上平移又不改变对刚体的作用效果,就必须有附加条件,这就是力的平移定理所要解决的问题。

1.力的平移定理

定理:可把作用在刚体上点A的力F平行移到点B,但同时必须附加一个力偶,这个附加力偶的矩等于原来的力F对新作用点B的矩。

证明:图2.8(a)中力作用于刚体的点A。在刚体上任取一点B,d为点B至力F作用线的垂直距离,在点B加上两个等值反向的力F′和F″,并使F=F′=F″,显然3个力F,F′,F″组成的新力系与原力等效。此时,可将F′看成力F平移到点B后的力,而F,F″构成一力偶。该力偶就是所需的附加力偶。附加力偶矩

图2.8 力的平移

M=F×d=MB(F)

于是,定理得证。

【要点】

力的平移原理只适用于刚体。

力的平移是指力在同一刚体上平移,不能移到另一刚体上。

力的平移原理的逆定理也成立。

2.力的平移的应用

由力的平移定理可知,可将一个力替换成同平面内的一个力和一个力偶;反之,同一平面内的一个力和一个力偶也可用一个力来等效替换。力的平移定理不仅是力系向一点简化的依据,也可解释一些实际问题。例如,如图2.9(b)所示,攻螺纹时,必须用双手均匀握住扳手两端,而且用力要相等,不能只用一只手扳动扳手。因为作用在扳手A,B端的力F与作用点O的一个力F′和一个力偶矩M等效(见图2.9(a))。这个力偶使丝锥转动,而力F′却易使丝锥折断。(www.xing528.com)

图2.9 力的平移的应用

【讨论】

如图2.10所示,攻丝时为什么不能单手施力?

图2.10 攻丝示意图

【巩固与提高】

1.什么是力矩

2.什么是力偶?

3.如图2.11所示,把力F作用线向某点O平移时,需附加一个力偶,此附加力偶的矩等于多少?

图2.11 受力图

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