为啥测到力矩是谁叉乘谁还要加上算出来的距离叉乘距离呀？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-11-07 07:04 标签： 力矩是谁叉乘谁

导读 关于力矩是什么时候学的，力矩是什么这个很多人还不知道,今天小乐来为大家解答以上的问题。现在让我们一起来看看吧！1、在物理学里， 力矩...

关于力矩是什么时候学的，力矩是什么这个很多人还不知道,今天小乐来为大家解答以上的问题。现在让我们一起来看看吧！

1、在物理学里， 力矩 是一个向量，可以被想象为一个旋转力或角力，导致出旋转运动的改变。

2、这个力定义为线型力叉乘径长。

3、 依照国际单位制，力矩的单位是牛顿-米。

4、而依照英制单位，测量的单位则为英尺-镑。

5、力矩希腊字母是 tau。

6、 1历史 2定义 3单位 4静力观念 5动力观念 历史 　　力矩又称为转矩。

7、力矩的概念，起源于阿基米德对杠杆的研究。

9、物理学上指使物体转动的力乘以到转轴的距离。

11、其中L是从转动轴到着力点的矢量, F是矢量力；力矩也是矢量。

12、 　　力矩的量纲是距离×力；与能量的量纲相同。

13、但是力矩通常用牛顿-米，而不是用焦耳作为单位。

14、力矩的单位由力和力臂的单位决定。

15、 　　力对物体产生转动作用的物理量。

16、可分为力对轴的矩和力对点的矩。

17、力对轴的矩是力对物体产生绕某一轴转动作用的物理量。

18、它是代数量，其大小等于力在垂直于该轴的平面上的分力同此分力作用线到该轴垂直距离的乘积；其正负号用以区别力矩的不同转向，按右手螺旋定则确定：以右手四指沿分力方向，且掌心面向转轴而握拳，大拇指方向与该轴正向一致时取正号，反之则取负号。

19、力对点的矩是力对物体产生绕某一点转动作用的物理量。

20、它是矢量，等于力作用点位置矢r和力矢F的矢量积。

21、例如 ，用球铰链固定于O点的物体受力F作用，以r表示自O点至F作用点A的位置矢，r和F的夹角为a（见图）。

22、物体在F作用下 ，绕垂直于r与F组成的平面并通过O点的轴转动 。

23、转动作用的大小和转轴的方向取决于F对O点的矩矢M，M＝r×F ；M的大小为rFsina ，方向由右手定则确定 。

24、力矩M 在过矩心O的直角坐标轴上的投影为 Mx 、My 、Mz 。

26、力矩的量纲为L2MT -2，其国际制单位为N·m。

27、 　　例如，3牛顿的力作用在离支点2米的杠杆上的力矩等于1牛顿的力作用在离支点6米的力矩，这里假设力与杠杆垂直。

28、一般地，力矩可以用矢量叉积（注意：不是矢量点乘）定义： 　　其中r是从转动轴到力的矢量, F是矢量力。

29、 单位 　　力矩的量纲是距离乘以力；依照国际单位制，力矩的单位是牛顿-米。

30、虽然牛顿与米的次序，在数学上，是可以变换的。

31、BIPM (国际重量测量局) 设定这次序应是牛顿-米，而不是米-牛顿。

32、 　　依照国际单位制，能量与功量的单位是焦耳，定义为 1 牛顿-米。

33、但是，焦耳不是力矩的单位。

34、因为，能量是力点积距离的标量；而力矩是距离叉积力的伪矢量。

35、当然，量纲相同并不尽是巧合；使 1 牛顿-米的力矩，作用一全转，需要恰巧 2*Pi 焦耳的能量。

36、 静力观念 　　当一个物体在静态平衡时，净作用力是零，对任何一点的净力矩也是零。

37、关于二维空间，平衡的要求是： 　　x,y方向合力均为0，且合力矩为0. 动力观念 　　力矩是角动量随时间的导数，就像力是动量随时间的导数。

38、 　　刚体的角动量是转动惯量乘以角速度。

本文到此分享完毕，希望对大家有所帮助。

【摘要】本文分析了大学物理中常用的矢量叉乘计算，利用右手螺旋定则判断矢量方向，简单直观，不易混淆，在力学和电磁学中有重要的应用。

【关键词】大学物理；矢量叉乘；右手螺旋定則

在高中物理电磁学的学习中，习惯于用左手定则判断安培力和洛伦兹力，用右手定则来判断感应电流方向，左手和右手交替使用，经常会混淆出错，而事实上，由于高中物理大多数考虑标量计算，这两个定则都是矢量叉乘判断方向的简化形式，在大学物理中，统一用右手螺旋定则，不仅适用于判断电磁学中的安培力，洛伦兹力，感应电流方向，也适用于所有可以用矢量叉乘来表达的物理量。

一、大学物理中的矢量叉乘

在大学物理中，很多概念利用了矢量点乘和叉乘来进行定义，点乘的结果是标量，不需要考虑方向，而叉乘的结果是矢量，不仅要考虑大小，也要考虑方向。物理学中的矢量在数学中又称为向量，其矢量叉乘即为数学中的向量叉积，我们先来看矢量叉乘的计算方式。

按照数学向量叉积的计算，两个矢量叉乘的结果仍然是矢量，其大小为，方向是垂直于两矢量决定的平面，指向按右螺旋从叉号前的矢量沿小于角转向叉号后矢量的旋进方向。即右手四指的弯曲代表旋转方向，大拇指所指的方向代表矢量叉乘的方向，如图1所示。

将其应用到物理定义和概念中，各种物理量的矢量叉乘代表不同的含义，下面我们来看几个典型的例子。

力矩是力对物体产生转动作用的物理量，其计算公式是是位置矢量与力的矢量叉乘：，大小为，是与之间的夹角，方向由决定，垂直于与组成的平面。

另外一个描述物体转动的物理量是角动量，质点的角动量定义为：，其大小为，是位矢与动量之间的夹角，方向根据右手螺旋法则判断，对于定轴转动质点，只有与转轴平行的两个取向。

毕奥-萨伐尔定律指出，电流元在真空中某一点产生的磁感应强度可以表示为：，其大小与以及电流元和它到该点的位矢之间的夹角的正弦乘积成正比，与位矢大小的平方成反比，方向与的方向相同，那么可以将磁感应强度的大小和方向合并为一个矢量叉乘公式，表达为：，则整个电流在场点处产生的磁场为：

安培力是磁场对电流元的作用力，可以表示为，洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，公式为，这两个力是同一种性质的力，只是作用对象不同而已，两者均满足矢量叉乘公式，因此可以直接利用右手螺旋定则来判断力的方向，非常直观简单。

动生电动势是由导体或导体回路在磁场中运动所产生的感应电动势，其表达式为：，由此可知，动生电动势的方向与相同，对于一段导体产生的动生电动势的计算，一般采用积分法：先在导体上任取一段元矢量，然后确定其速度，再确定其元电动势，最后对元电动势积分，方向由决定。

本文总结了在大学物理中几个需要用到矢量叉乘计算的物理概念，其大小和方向的判断都遵循矢量叉乘的原则，利用统一的求解模式，避免了使用高中物理中容易混淆的左手定则，有利于帮助学生提高分析问题解决问题的能力。

[1]马文蔚，物理学教程，高等教育出版社[M]，2009.

[2]廖耀发，陈义万等，大学物理，高等教育出版社[M]，2011.

[3]程守珠，江之永等普通物理学，高等教育出版社[M]，2016.endprint

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