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力偶的意思、力偶的詳細解釋

關鍵字:

力偶的解釋

[couple] 作用于同一物體上的一對大小相等、方向相反且不在一直線上的力。它可使物體轉動

詞語分解

專業解析

力偶是力學中的一個基本概念,指大小相等、方向相反、作用線平行但不共線的兩個力組成的力系。其核心作用是使物體産生純轉動效應,而不産生平移運動。以下從漢語詞典釋義、物理特性及應用角度詳細說明:


一、漢語詞典釋義

根據《現代漢語詞典》(第7版)定義:

力偶(lì ǒu):作用于物體上的兩個大小相等、方向相反且不在同一直線上的力,能使物體發生轉動。

來源:中國社會科學院語言研究所詞典編輯室. 現代漢語詞典(第7版)[M]. 北京:商務印書館,2016.


二、物理特性與作用原理

  1. 轉動效應

    力偶對物體的轉動效果由力偶矩衡量,計算公式為:

    $$ M = F times d $$

    其中 ( F ) 為單個力的大小,( d ) 為兩力作用線間的垂直距離(力偶臂)。

    來源:周衍柏. 理論力學教程(第4版)[M]. 北京:高等教育出版社,2019.

  2. 無平移效果

    因兩力矢量和為零,物體質心不受影響,故不産生平動加速度。

    來源:劉延柱. 工程力學(靜力學與動力學)[M]. 北京:機械工業出版社,2020.


三、工程應用實例


四、與力矩的區别


力偶的本質是一對等值反向的平行力,其唯一效果是改變物體的轉動狀态。這一概念在機械設計、結構分析等領域具有基礎性地位,是理解物體平衡與運動的關鍵。

網絡擴展解釋

力偶是力學中的一個重要概念,具體解釋如下:

定義 力偶指作用在物體上的兩個大小相等、方向相反且作用線不重合的平行力組成的力系。這兩個力不共線,因此無法相互抵消,但它們的合力為零。

核心特點

  1. 合力為零:兩力矢量和為零,不會使物體産生平動
  2. 純轉動效應:會産生使物體繞軸線旋轉的力矩(力偶矩)
  3. 作用面特性:力偶作用效果僅與力偶矩的大小和方向有關,與作用點位置無關

數學表達式 力偶矩計算公式為: $$ M = F times d $$ 其中:

作用效果

典型應用

  1. 擰螺絲時扳手施加的旋轉力
  2. 汽車方向盤的操控力矩
  3. 機械傳動系統中的扭矩傳遞
  4. 建築結構中梁的抗扭設計

力偶是分析剛體轉動的基礎概念,其特殊性質使得在工程力學、機械設計等領域具有重要應用價值。理解力偶需要特别注意其與單個力矩的區别:單個力矩會使物體既有轉動趨勢又有平動趨勢,而力偶僅産生純轉動效應。

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