有关静力学的相关概念

Question

特别是：1.矢径如何求 2.力矩方向如何判断

Answer 1

静力学的基本物理量有三个：力、力偶、力矩。 　　力的概念是静力学的基本概念之一。经验证明，力对已知物体的作用效果决定于：力的大小(即力的强度)；力的方向；力的作用点。通常称它们为力的三要素。力的三要素可以用一个有向的线段即矢量表示。 凡大小相等方向相反且作用线不在一直线上的两个力称为力偶，它是一个自由矢量，其大小为力乘以二力作用线间的距离，即力臂，方向由右手螺旋定则确定并垂直于二力所构成的平面。 力作用于物体的效应分为外效应和内效应。外效应是指力使整个物体对外界参照系的运动变化；内效应是指力使物体内各部分相互之间的变化。对刚体则不必考虑内效应。静力学只研究最简单的运动状态即平衡。如果两个力系分别作用于刚体时所产生的外效应相同，则称这两个力系是等效力系。若一力同另一力系等效，则这个力称为这一力系的合力。 静力学的全部内容是以几条公理为基础推理出来的。这些公理是人类在长期的生产实践中积累起来的关于力的知识的总结，它反映了作用在刚体上的力的最简单最基本的属性，这些公理的正确性是可以通过实验来验证的，但不能用更基本的原理来证明。 静力学的研究方法有两种：一种是几何的方法，称为几何静力学或称初等静力学；另一种是分析方法，称为分析静力学。 几何静力学可以用解析法，即通过平衡条件式用代数的方法求解未知约束反作用力；也可以用图解法，即以力的多边形原理和伐里农──潘索提出的索多边形原理为基础，用几何作图的方法来研究静力学问题。分析静力学是拉格朗日提出来的，它以虚位移原理为基础，以分析的方法为主要研究手段。他建立了任意力学系统平衡的一般准则，因此，分析静力学的方法是一种更为普遍的方法。 静力学在工程技术中有着广泛的应用。例如对房屋、桥梁的受力分析，有效载荷的分析计算等。 矢径由定点O画到动点M的有向线段 称为动点M的矢径，它的分解式为
矢径唯一的决定了点M的位置。当点M运动时，矢径r是随时间而变的变矢量， 一般可表示为时间t的单值连续函数
这方程称为点M的矢量形式的运动方程。矢径的端点在空间描出的曲线称为矢径端图，它就是动点的轨迹。 力矩方向如何判断 力矩的方向这样来确定，M=r*F，这里的r与F都为矢量，r的方向这样来确定，r为力臂，从支点指向力的作用线，用右手螺旋定则判断力矩的方向，伸出右手，四指指向为r的方向，弯曲四指选择r与F间的最小夹角指向F，则大拇指指向为力矩的方向。说的再简单一点，空间直角坐标系知道吧，若x轴的方向为r方向，y轴的方向为F方向，则z轴方向为力矩方向。角速度方向也是根据右手螺旋定则判断，弯曲四指指向转动方向，大拇指指向即为角速度方向。