力矩平衡

物理概念

力矩是改变转动物体的运动状态的物理量，门、窗等转动物体从静止状态变为转动状态或从转动状态变为静止状态时，必须受到力的作用。但是，我们若将力作用在门、窗的转轴上，则无论施加多大的力都不会改变其运动状态，可见转动物体的运动状态和变化不仅与力的大小有关，还与受力的方向、力的作用点的影响有关。力的作用点离转轴越远，力的方向与转轴所在平面越趋于垂直，力使转动物体运动状态变化得就越明显。物理学中力的作用点和力的作用方向对转动物体运动状态变化的影响，用力矩这个物理量综合表示，因此，力矩被定义为力与力臂的乘积。力矩概括了影响转动物体运动状态变化的所有规律，力矩是改变转动物体运动状态的物理量。

基本简介

如果一个物体所受到的力的合力矩的代数和是0，那么就说这个物体处于力矩平衡状态

动力臂长·动力=阻力臂长·阻力此时处于力矩平衡状态

这个公式可利用于天平，翘翘板，杠杆原理等应用计算

力矩介绍

（1）力臂(或)：转动轴到力的作用线的垂直距离；

（2）力矩（或）：，单位是牛*米；

（3）力矩描述力对物体产生的转动效果；

（4）力矩是矢量，中学里只考虑顺时针和逆时针两种方向。通常规定逆时针力矩为正，顺时针力矩为负。

平衡条件

（1）有固定转动轴的物体的平衡是指物体静止，或绕转轴匀速转动；

（2）有固定转动轴物体的平衡条件是合力矩为零，即，也就是顺时针力矩之和等于逆时针力矩之和。

一般平衡条件：

合力为零，合力矩为零，即，。

力矩判断

在列力矩方程的时候，确定哪些力产生的是顺时针力矩，哪些力产生的是逆时针力矩很重要。可以将力的作用点与转动轴相连，并将力沿连线方向和垂直连线方向分解，然后判断此力产生的力矩方向。

要点解析

1．转动平衡：有转动轴的物体在力的作用下，处于静止或匀速转动状态。

明确转轴很重要：

大多数情况下物体的转轴是容易明确的，但在有的情况下则需要自己来确定转轴的位置。如：一根长木棒置于水平地面上，它的两个端点分别为，现给端加一个竖直向上的外力使杆刚好离开地面，求力的大小。在这一问题中，过点垂直于杆的水平直线是杆的转轴。像这样，在解决问题之前，首先要通过分析来确定转轴的问题很多，只有明确转轴，才能计算力矩，进而利用力矩平衡条件。

2．力矩：

力臂：转动轴到力的作用线的垂直距离。

力矩：力和力臂的乘积。

计算公式：

单位：

效果：可以使物体转动

（1）力对物体的转动效果

力使物体转动的效果不仅跟力的大小有关，还跟力臂有关，即力对物体的转动效果决定于力矩。①当臂等于零时，不论作用力多么大，对物体都不会产生转动作用。②当作用力与转动轴平行时，不会对物体产生转动作用，计算力矩，关键是找力臂。需注意力臂是转动轴到力的作用线的距离，而不是转动轴到力的作用点的距离。

（2）大小一定的力有最大力矩的条件：

①力作用在离转动轴最远的点上；

②力的方向垂直于力作用点与转轴的连线。

（3）力矩的计算：