【國中理化】力矩 (重點提醒)

本篇僅講解在國中理化中，力矩所需要注意的地方

假設大家已經讀過力矩的章節以及算過一些題目。



1. 力矩 = 力臂 x 力？

公式大家都會背，但這裡的力臂指的是＂有效力臂＂

何謂有效力臂　(有笑?)

先來看一張一點都不有效的力臂

左側為固定端，中間有根桿子，右側有個力量F用水平方向的力量拉扯

桿子根本不會旋轉對吧，因為有效力臂為零

我們嘗試用別的力量方向，再來畫出有效力臂試試看

藍色的線條不是桿子，實際生活上你看不到那條藍藍的線

藍線就是所謂的有效力臂

有效力臂 = 從固定點出發畫到垂直於F方向的長度

比如藍線與桿子的夾角是37度，而桿子剛好是5公尺

所以有效力臂就是4公尺

(藍線黑線與紅線中間的三角形是個3、4、5的直角三角型)

若F = 8N

力矩 = 4*8 = 32

最後看一般最常看到的狀況

桿子和力量F方向本身就是互相垂直的

圖型就像這樣

因此畫出的有效力臂剛好等於桿子長

這也是為什麼多數題目可以直接用 "桿長乘以力量F"的原因



2. 力矩平衡

若一個系統力矩平衡，那麼就要定好

"所有讓桿子逆時針轉的力矩 " = "所有讓桿子順時針轉的力矩 "


3. 力平衡 + 力矩平衡

看一下這個圖

我先給一個完整公式再來解釋

F1 = F2 + F3 ...... (1)

F2 * R1 = F3 * R2 .......... (2)

式子(1) 指的是力平衡，也就是之前所學的靜力平衡

因為系統保持靜止，所以所有往上抬升的力量會等於往下的力量

式子(2) 就是力矩平衡 ，R1、R2無庸置疑就是力臂

當列出這兩個式子，就得到一組聯立方程式

大致上這類型的題目就可以解決