作用在刚体上的力,可以平移到刚体上任意一点,但必须同时附加一个力偶。
力偶指作用于同一刚体上的一对大小相等、方向相反、但不共线的一对平行力称为力偶。集中力偶作用下,剪力图没有变化。
大小相等、方向相反,但作用线不在同一直线上的一对力。力偶能使物体产生纯转动效应。例如,用双手使用丝锥,施加的力偶对丝锥不会产生横向侧压力,这样钻得的孔才能与表面垂直。
力偶的特性
由于力偶的作用面可在刚体上自由平移,所以刚体上的力偶矩矢是自由矢,即它的作用点可以是刚体上的任一点。如力偶作用在变形体上,力偶矩矢就不可自由平移,因为这样会产生不同的扭转效应。受力偶作用的物体,会产生角加速度,不能用一个力来平衡,因为一个力具有主矢,但由一个力偶所组成的力系,其主矩不为零,而主矢为零。力偶矩的量纲和单位与力矩的相同。
作用在刚体上的两个或两个以上的力偶组成力偶系。若力偶系中各力偶都位于同一平面内,则为平面力偶系,否则为空间力偶系。力偶既然不能与一个力等效,力偶系简化的结果显然也不能是一个力,而仍为一力偶,此力偶称为力偶系的合力偶。
作用在刚体上的力,可以平移到刚体上任意一点,但必须同时附加一个力偶;
大小相等、方向相反,但作用线不在同一直线上的一对力(如图上的F和F′)。力偶能使物体产生纯转动效应。例如,用双手使用丝锥,施加的力偶对丝锥不会产生横向侧压力,这样钻得的孔才能与表面垂直。力偶的二力对空间任一点之矩的和是一常量,称为力偶矩。
基本性质
性质1: 力偶没有合力,所以力偶不能用一个力来代替,也不能与一个力来平衡。
解释:从力偶的定义和力的合力投影定理可知,力偶中的二力在其作用面内的任意坐标轴上的投影的代数和恒为零,所以力偶没有合力,力偶对物体只能有转动效应,而一个力在一般情况下对物体有移动和转动两种效应。因此,力偶与力对物体的作用效应不同,所以其不能与一个力等效,也不能用一个力代替,也就是说力偶不能和一个力平衡,力偶只能和转向相反的力偶平衡。
性质2:力偶对其作用面内任一点之矩恒等于力偶矩,且与矩心位置无关。
性质3 :在同一平面内的两个力偶,如果它们的力偶矩大小相等,转向相同,则这两个力偶等效。称为力偶的等效条件。
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