题目
一细杆长 l,质量 m,绕通过杆的一端且垂直于杆的转轴转动,在杆的中点处施加一个垂直于杆的力 F,该力产生的力矩大小为( )A. FlB. (1/2) FlC. (1/3) FlD. (1/4) Fl
一细杆长 l,质量 m,绕通过杆的一端且垂直于杆的转轴转动,在杆的中点处施加一个垂直于杆的力 F,该力产生的力矩大小为( )
A. Fl
B. $(1/2) Fl$
C. $(1/3) Fl$
D. $(1/4) Fl$
题目解答
答案
B. $(1/2) Fl$
解析
本题考查力矩的计算。解题思路是明确力矩的计算公式,然后找出力的作用点到转轴的距离,最后将力和该距离代入公式计算力矩。
步骤一:明确力矩的计算公式
力矩的计算公式为$\tau = rF\sin\theta$,其中$\tau$表示力矩,$r$是力的作用点到转轴的距离,$F$是作用力,$\theta$是力$F$与矢径$r$之间的夹角。
步骤二:确定力的作用点到转轴的距离$r$
已知细杆长为$l$,力$F$施加在杆的中点处,转轴通过杆的一端且垂直于杆,所以力的作用点到转轴的距离$r=\frac{l}{2}$。
步骤三:确定力$F$与矢径$r$之间的夹角$\theta$
因为力$F$垂直于杆,所以力$F$与矢径$r$之间的夹角$\theta = 90^{\circ}$,而$\sin90^{\circ}=1$。
步骤四:计算力矩$\tau$
将$r = \frac{l}{2}$,$F$和$\sin\theta = 1$代入力矩公式$\tau = rF\sin\theta$,可得:
$\tau=\frac{l}{2}\times F\times1=\frac{1}{2}Fl$