Момент силы относительно оси вращения характеризует вращающее действие силы на твёрдое тело относительно выбранной оси. Одна и та же сила может по-разному влиять на вращение тела: важен не только модуль силы, но и положение линии её действия.
Плечо силы
Линия действия силы — прямая, вдоль которой направлен вектор силы.
Плечо силы — кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы. В схеме кодификатора ось проходит через точку перпендикулярно плоскости рисунка, поэтому плечо — длина перпендикуляра, опущенного из на линию действия силы.
Важно
Плечо измеряют до линии действия силы, а не до точки её приложения. Эти расстояния совпадают только тогда, когда отрезок от оси до точки приложения перпендикулярен силе.
Модуль момента силы
Модуль момента силы определяется формулой:
где — модуль момента силы относительно выбранной оси;
— модуль силы;
— плечо силы.
Единица момента силы в СИ — ньютон-метр: .
Чем больше сила или её плечо, тем сильнее вращающее действие. Поэтому дверь легче открыть, прикладывая силу у ручки, а не рядом с петлями: при той же силе плечо оказывается больше.
Если линия действия силы проходит через ось вращения, то и : такая сила не стремится повернуть тело вокруг этой оси.
Направление вращения и знак момента
В кодификаторе записан модуль момента . Если нужно складывать моменты нескольких сил, сначала выбирают положительное направление вращения. Момент силы, стремящейся повернуть тело в этом направлении, считают положительным, а в противоположном — отрицательным.
Это соглашение используется в условиях равновесия твёрдого тела.
Коротко
- Момент силы характеризует её вращающее действие относительно выбранной оси.
- Плечо — перпендикулярное расстояние от оси до линии действия силы.
- Формула кодификатора: .
- Если линия действия силы проходит через ось, момент силы равен нулю.