力矩 L = F ・ d
3 kgw
4 m
力臂 d
力 F
力矩 L = 3 ・ 4 = 12 kgw・m 逆時鐘
支點
力矩 L
1.力矩不是一種力、也不一種是能量
方向
順時鐘
逆時鐘
2.力矩有方向性
單位組成與焦耳相同
但不可當作焦耳
單位
kgw・m
gw・cm
N・m
力臂 d 是?
支點 到 力的作用線 的 垂直距離?
力臂 d
F
支點 到 力的施力點 的 距離?
支點
施力點
力臂 d
支點 到 力的作用線 的 垂直距離
F
支點
力的作用線
(延長線)
力臂 d
練習畫出力臂 d
F
F
F F
畫出延長線
F
F
F F
找出支點
F
F
F F
畫出過支點並與延長線垂直的線
F
F
F F
力臂 d=0 所以力矩 L=0
力矩 L = 0 的情形
1. F = 0 沒有施力、合力為 0
2. d = 0 有施力的情形下卻沒力臂?
力的延長線穿過支點
推或拉都沒有力臂
施相同的力 F 作用於槓桿上的 P 點,僅改變施力
的方向,則其造成力矩之大小依次為何?
答:甲>乙>丙>丁=0
觀念題
施力的角度越接近900力矩越大、越省力
施力於槓桿上的 P 點,僅改變施力的方向,則那
種角度最省力? (用越小的力就能轉動)
觀念題
答:甲>乙>丙>丁
施力的角度越接近900,力矩越大、越省力
仲基施相同10牛頓的力,但以三種不同方向推門。
試求這三種方向下的力矩大小?
計算題
仲基施相同10牛頓的力,但以三種不同方向推門。
試求這三種方向下的力矩大小?
d=0.25
d=0
d=0.5
L甲 = 10 ・ 0 = 0 N・m 不轉動
L乙 = 10 ・ (0.25) = 2.5 N・m 順時鐘
L丙 = 10 ・ (0.5) = 5 N・m 逆時鐘
解答
合力矩-基本題
一槓桿受到數力作用,求此槓桿所受的合力矩大小?
順、逆分組
L順= 10・6 + 6・2 = 72
L逆= 4・4 + 20・2 = 56
ΔL= L合= 72-56= 16 gw・cm 順時鐘
練習題
一槓桿受到數力作用,求此槓桿所受的合力矩大小?
6kgw
8 kgw
15 kgw
3 m
2 m 4 m
解答
一槓桿受到數力作用,求此槓桿所受的合力矩大小?
L順= 6・3 + 15・2 = 48
L逆= 8・6 = 48
ΔL= L合= 0 gw・cm 不轉動
槓桿原理
當 L合力矩= 0 ( L順= L逆 )
也就是指物體保持不轉動的狀態
當魚往下傾,秤錘要往右(外)
當魚往上翹,秤錘要往左(內)
(使桿秤呈水平)
基本題
木棒的重量不計,若要撐起質量為20公斤的大石
頭,至少需施力多少公斤重?
基本題
木棒的重量不計,若要撐起質量為20公斤的大石頭,至少
需施力多少公斤重?
20 ・ (0.6) = F ・ 1
F = 12 kgw
依槓桿原理,視桿秤為水平來計算
施力? 抗力?
施力
(主動出的力)
F
抗力
(通常是重力)
施力與抗力造成的力矩,其方向一定要相反
槓桿原理的運用
目的:省力 (出較小的力來移開物體)
原則:施力・施力臂=抗力・抗力臂
小 短長
固
定
如何較省力地移開大石頭?
F
F
施力臂越長越好、抗力臂越短越好
施力點離支點越遠越好、物體離支點越近越好
槓桿原理的運用
靜力平衡
兄妹合力將一重物抬起,兩人的施力
需符合哪些條件?
靜力平衡
移動平衡:使物體不往下掉
合力為 0 :兄妹的合力=物體重量
靜力平衡
轉動平衡:使木桿不轉動(水平)
合力矩為 0 : L順= L逆
靜力平衡
合力矩為 0 : L順= L逆
支點:任一個施力點均可當作支點

3.4 力矩與靜力平衡