Для характеристики внешнего механического воздействия на тело, приводящего к изменению его вращательного движения, вводится понятие момента силы. Различают момент силы относительно неподвижной точки (полюса) и относительно неподвижной оси.Моментом силы относительно полюса называется векторная величина, равная векторному произведению радиус - вектора, проведённому из полюса в точку приложения силы, на вектор силы,т.е. . В скалярной форме , где - плечо силы относительно рассматриваемого полюса, т.е. длина перпендикуляра, проведённого из полюса на линию действия силы, a - угол между вектором силы и радиус-вектором. Момент силы – псевдовекторная величина. Если линия действия силы проходит через полюс, то её момент силы равен нулю.
Момент постоянной силы, при неизменном положении точки её приложения, относительно одного и того же полюса, также постоянен. Момент силы равен нулю, если линия действия силы проходит через полюс.Главным моментом (результирующим моментом) системы сил относительно полюса называется векторная величина, равная векторной сумме моментов относительно этого полюса всех сил системы, т.е. ,где - радиус-вектор, проведённый из полюса в точку приложения силы . - внешняя сила, внутренние силы не создают моментов, т.к. их моменты взаимно компенсируют друг друга.Из третьего закона Ньютона следует, что , где внутренние силы, характеризующие взаимодействие между «i -ой» и «k -ой» точками системы, следовательно, создаваемые внутренними силами моменты взаимно компенсируют друг друга и при вычислении главного момента не учитываются.Моментом силы относительно неподвижной оси называется скалярная величина, равная проекции на эту ось момента силы относительно произвольной точки данной оси.В частном случае вращательного движения точки по окружности, момент силы, лежащей в плоскости вращения, равен , где a - угол между радиусом окружности и силой .Если же сила находится под углом к плоскости вращения, то её момент относительно неподвижной оси равен , где - угол наклона силы к плоскости вращения. Если вращение происходит по окружности и сила является касательной, то её момент относительно неподвижной оси равен . Главный момент (результирующий момент) относительно неподвижной оси системы сил равен алгебраической сумме моментов относительно этой оси всех сил системы, т.е. .
Рассмотрим действие внешней силы , приложенной к точке массой . За время элементарная масса проходит путь Работа силы на этом пути определяется проекцией силы на направление перемещения, которая очевидно, равна тангенциальной составляющей силы.
Но равна модулю момента силы относительно оси вращения. Работа , и будет положительна, если имеет такое же направление, как и отрицательное, если направление векторов и противоположны.
С учетом, что
Работа всех сил, приложенных к телу
Полная работа
Дата: 2018-11-18, просмотров: 742.