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力的平移定理讲解(力的平移原理及外效)
更新时间:2024-07-05 23:49:29

当我们用丝锥攻螺纹时,一般采用的方法是两手在把手两边用力,就是攻螺丝时用外加力偶。

如果当我们用单手操作,只在把手一端处加上力,丝锥就容易折断,而两手把柄两端用力,就不易折断丝锥。这是什么原因呢?

假设距丝锥中心O点距离为L的手柄一端A点作用着一力F,现在在中心处加上一对平衡力F'和F",方向相反,这里F=F'=-F",这样力F、F'、F"与原力F等效。但此时A点的力F与O点的力F"却构成一个力偶,顺时针为负,其值为M=-FL,同时还有一个力F'作用于O点,力偶矩M使丝锥旋转,力F'对丝锥O点产生了压力,压紧螺栓,因此,可能使丝锥容易折断。

因此,原作用于A点的一个力F可以换成一个作用于O点的力F'(F'∥F)及一力偶(F"与F相距为L,组成一个力偶,力偶矩大小与矩心位置无关,力矩大小才与矩心位置有关)与之等效。这个力偶的力偶矩等于原力F对O点的力矩。即是说,作用于A点的力可以平移到O点,但必须增加一个附加力偶,才能做到与原力对物体的作用效果外在效果等效。这个等效关系称为力的平移原理。

力的平移原理说明:虽然一个力与一个力偶不可能等效,一个力加上一个力偶,则可以做到与另一个力等效的结果。值得注意的是,这里说的等效是指运动效果(外效应)等效,对物体变形效果(内应力应变效应)则是不同的。

土建工程中的偏心受压柱就可根据力的平移原理,把偏离柱子轴线的力P平移到柱子轴线的O点上,此时应附加一力偶,才能与偏心受压力等效,其力偶矩为M=M。(P)=-Pe(负号表示顺时针转动) ,其中e称为偏心距。

力的平移定理讲解(力的平移原理及外效)1

偏心力的平移外加附加力偶

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