刚体定轴转动定律公式，刚体定轴转动定律公式推导

投稿用户 • 2023年3月18日 am8:04 • 范文大全 • 阅读 126

圆角柜，如下图。在明清两代较为典型的一种家具，柜帽转角呈圆角，腿子也相应的做成外圆内方，柜体上小下大，四足“侧脚”明显，这样，不仅在结构上更稳定，而且圆角柜门打开后，可以自动关闭。一个简单的圆角柜，不仅仅体现了外形美、工艺精，还包含了力学的相关原理，蕴含了我国古人的智慧。今天我们就来破解圆角柜自动关门原理。

明式圆角柜

首先我们先来学习一个力学的重要知识—力对轴的矩。我们容易想象，就像圆角柜的柜门一样，在一个空间内物体被固定于某一连接轴上，我们对该物体任意一处施加任意力，这个物体要么不动，要么会绕连接轴转动。对这个转动效果的度量就称为力对轴的矩。

施加力后物体为什么会不动或转动呢？那是因为我们施加力的方向不同，当力的方向与连接轴相交或平行时（可以称之为共面），力便不会对连接轴产生力矩，物体便不会转动，当然力过大破坏了柜门的情况除外。如果施加的力与连接轴不共面，力便会对轴产生力矩，当力矩达到一定大小足以克服物体与连接轴的摩擦力时，物体便会绕轴转动。了解了这一点，我们便可以来破解圆角柜柜门自动关闭的原理了。

我们分三种情况来讨论。

第一种，圆角柜上下一样大。此时，柜门打开后，门的重力与门轴方向平行，重力没有产生对门轴的力矩，所以柜门不会自动关闭。如下图：

重力与门轴平行共面

第二种，圆角柜门轴做成水平方向，柜门由下而上拉开后，门的重力与门轴方向垂直且不相交，重力与门轴不共面，因此产生对门轴的力矩，柜门会自动关闭。如下图：

重力与门轴垂直不共面

第三种，圆角柜上大下小，门轴倾斜，介于第一种和第二种情况之间。柜门打开后，门的重力与门轴方向有一个角度且不相交，重力与门轴不共面，因此产生对门轴的力矩，会自动关门。如下图：

力与门轴有一定角度不共面

我想现在大家应该理解圆角柜自动关门的原理了吧！但是，古人怎么能发现这个原理的呢？我没有查到相关记载！但是我推测，可能是某个古代匠人某天做柜子时心情不太好，结果柜子放线时歪了，结果歪打正着，造就了一个发明改进。所以发明可能就在不经意间。其实这种推测是有很大的可能性的。科学界也不乏这样的例子。例如青霉素的发现就是药理学家弗莱明，急着外出度假，来不及收拾实验室的玻璃器皿。恰逢英国多年不遇的低温潮湿天气，器皿上集聚了大量霉菌。当他度假回来后，意外的发现了器皿上的霉菌，经过研究，也就诞生了大名鼎鼎的青霉素。

因此，如果我们做错一件事，先不要灰心气馁，而应该总结反省，说不定就会有意外的收获。

最后，我们系统的学学力对轴之矩的知识点。

定义：力对轴的矩是力使刚体绕该轴转动效应的度量。

计算公式为：

力对轴之矩的性质

1.是一个标量，一般规定它的正负号满足右手法则，即右手拇指除外的四指与转动方向一致，如果大拇指与连接轴正向相同，则为正，否则为负。如下图：

右手法则

2.力沿作用线移动，对轴的矩不变。

3.力与轴相交或与轴平行（即力与轴在同一平面内），对轴的矩为零。

本文内容由互联网用户自发贡献，该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容，请发送邮件至 3231169@qq.com 举报，一经查实，本站将立刻删除。
如若转载，请注明出处：https://www.xiegongwen.com/92911.html

刚体定轴转动定律公式，刚体定轴转动定律公式推导

相关推荐