高中物理:了解扭矩

学习高中物理的概念,例题和解释

大学导师应用商店 大学导师安卓商店

例子问题

例子问题1:圆周运动

称重的商店招牌挂在制服的末端梁如图所示。求出铰链对墙处梁施加的水平和垂直力。

可能的答案:

正确答案:

解释

这是一个静力平衡问题。为了达到静力平衡,必须满足三个条件。首先,水平方向的力之和必须相等.第二,垂直方向上的力之和必须为零。第三,绕固定轴的扭矩必须相等

让我们先把垂直方向上的力加起来。

然后让我们把水平方向上的力加起来

最后以铰链为轴点,分析力矩是梁的长度。

看看这三个方程,最容易处理的是我们的扭矩方程,因为它只缺少一个变量。如果我们能找到张力方向,我们就可以用三角函数来确定缆绳整体的张力。

我们现在可以把这个值代回竖直方向方程来确定铰链上的力方向。

我们可以回到我们的张力方向和用三角法来确定力的张力方向。

重新整理和解决了张力方向。

我们现在可以回到第二个方程把这个值代入。

例子问题2:圆周运动

滑轮有一桶的重量挂在井边的绳子上。滑轮的质量是和半径.有一个摩擦力矩轴。假设绳子的质量可以忽略不计,并且在滑轮上不拉伸或滑动。计算铲斗的线性加速度。

可能的答案:

正确答案:

解释

首先让我们分析一下发生在铲斗上的扭矩。有一个力矩来自滑轮上的摩擦力也有一个力矩来自铲斗对滑轮的拉力。

接下来让我们分析一下所涉及的力量。有一个拉力向上拉着桶有一个重力向下拉着桶。

我们可以重新排列一下我们可以把它代入力矩方程。

现在把这个代入力矩方程

我们知道加速度和角加速度之间是有关系的。

所以我们可以把这个代入我们的方程所以只有线性加速度存在。

我们也知道系统的转动惯量等于滑轮的转动惯量加上铲斗。

我们可以把它代入方程。

我们现在可以把已知的变量代入来解缺失的加速度。

示例问题3:圆周运动

施加在扳手上的扭矩为.如果施加在扳手上的力是,扳手有多长?

可能的答案:

正确答案:

解释

扭矩的公式为:

已知总扭矩和施加的力。利用这些值,我们可以解出扳手的长度。

示例问题4:圆周运动

两个孩子在试着保持平衡跷跷板。一个孩子有很多另一个有大量的.如果跷跷板的中间平衡得很好孩子坐在跷跷板的一端,该离跷跷板的中心多远孩子们坐下来,使整个系统完美平衡?

可能的答案:

正确答案:

解释

如果跷跷板是总的来说,是这样的在支点的两边。

问题要求我们找到平衡点;这意味着我们想让合力矩等于零。

现在,求出第一个子物体的力矩。

我们要用重力来表示孩子的力。

当考虑扭矩时,将正/负作为顺时针和逆时针,而不是向上和向下。在这种情况下,子1产生逆时针的力矩。这意味着自从子二将产生顺时针转矩。

求出第二个孩子的半径(距离)

例子问题411:运动和力学

两个相等的力作用在门把手上的门上。施加第一个力门的平面。第二个是垂直于门的。哪个力产生的扭矩更大?

可能的答案:

第一个用了一个角度

第二个是垂直于门的

两者都施加相等的非零力矩

两者都施加零力矩

正确答案:

第二个是垂直于门的

解释

力矩等于垂直于表面的力,乘以到枢轴点的半径或距离。

在这种情况下,一个力是垂直施加的,另一个力是有角度施加的。以一定角度施加的力,在垂直方向上作用的总力中只有很小的一部分。这个分量将小于总力。因此,垂直于门的力将提供最大的扭矩。

例子问题412:运动和力学

一个沉重的男孩和一个轻盈的女孩在无质量的跷跷板上保持平衡。如果它们都向前移动,使它们到枢轴点原来距离的一半,跷跷板会发生什么?

可能的答案:

女孩坐的那一边会向下倾斜

什么都不做,跷跷板仍然会保持平衡

在不知道质量和距离的情况下,这是不可能的

男孩坐的那一边会向下倾斜

正确答案:

什么都不做,跷跷板仍然会保持平衡

解释

力矩等于垂直于表面的力,乘以到枢轴点的半径或距离。

在这个例子中,质量为M的男孩在距离R的地方,与质量为M的女孩在距离R的地方保持平衡。

如果这两个移动的距离都是原来距离的一半。

1 / 2约掉了,所以男孩和女孩仍然平衡。

例子问题1:理解转矩

两个相等的力作用在门上。第一个力作用在门的中点,第二个力作用在门把手上。两个力都垂直于门。哪个力产生的扭矩更大?

可能的答案:

第一个在中点

两者都施加零力矩

两者都施加相等的非零力矩

第二个在门把手上

正确答案:

第二个在门把手上

解释

力矩等于垂直于表面的力,乘以到枢轴点的半径或距离。

在这种情况下,两个力彼此相等。因此,施加在离旋转轴(铰链)最远的点上的力将有更大的扭矩。在这种情况下,最远的距离是门把手。

例子问题414:运动和力学

小孩旋转的陀螺的半径是以…的力量.顶部边缘产生了多少扭矩?

可能的答案:

正确答案:

解释

力矩是力乘以圆的半径,由公式给出:

在本例中,我们给出的半径单位是厘米,所以一定要转换成米:

用这个半径和给定的力来解力矩。

例子问题415:运动和力学

屏幕截图2020 08 07下午2.45.34

称重的商店招牌挂在制服的末端梁如图所示。找到支撑线的张力

可能的答案:

正确答案:

解释

这是一个静力平衡问题。为了达到静力平衡,必须满足三个条件。首先,水平方向上的力之和必须都为0。第二,垂直方向上的力之和必须为零。第三,绕固定轴的扭矩必须相等

让我们先把垂直方向上的力加起来。

然后让我们把水平方向上的力加起来

最后以铰链为轴点,分析力矩是梁的长度。

看看这三个方程,最容易处理的是我们的扭矩方程,因为它只缺少一个变量。如果我们能找到y方向的张力,我们就能用三角函数来确定缆绳整体的张力。

我们现在可以用三角函数来确定钢丝上的拉力。

重新排列得到张力。

大学导师的学习工具