题目
刚体上A、B、C、D四点组成一个平行四边形,如在其四个顶点作用四个力,此四个边恰好组成封闭的力多边形。则( )A. 力系平衡B. 力系有合力C. 力系的合力偶矩等于平行四边形ABCD的面积D. 力系的合力偶矩等于负的平行四边形ABCD的面积的2倍
刚体上A、B、C、D四点组成一个平行四边形,如在其四个顶点作用四个力,此四个边恰好组成封闭的力多边形。则( )
A. 力系平衡
B. 力系有合力
C. 力系的合力偶矩等于平行四边形ABCD的面积
D. 力系的合力偶矩等于负的平行四边形ABCD的面积的2倍
题目解答
答案
D. 力系的合力偶矩等于负的平行四边形ABCD的面积的2倍
解析
步骤 1:理解力多边形
力多边形是指将作用在物体上的各个力按照矢量相加的原则首尾相连形成的封闭多边形。如果力多边形封闭,说明这些力的矢量和为零,即合力为零。
步骤 2:分析平行四边形ABCD
在平行四边形ABCD的四个顶点作用四个力,且这四个力的矢量和为零,说明这四个力构成一个封闭的力多边形。根据力多边形的性质,这些力的合力为零,但它们可能产生一个合力偶。
步骤 3:计算合力偶矩
合力偶矩等于力对某一点的矩的代数和。对于平行四边形ABCD,四个力构成的封闭力多边形,合力为零,但合力偶矩不为零。合力偶矩等于负的平行四边形ABCD的面积的2倍,这是因为合力偶矩的大小等于力矩的代数和,而平行四边形的面积可以看作是两个三角形的面积之和,每个三角形的面积等于力矩的大小,因此合力偶矩等于负的平行四边形ABCD的面积的2倍。
力多边形是指将作用在物体上的各个力按照矢量相加的原则首尾相连形成的封闭多边形。如果力多边形封闭,说明这些力的矢量和为零,即合力为零。
步骤 2:分析平行四边形ABCD
在平行四边形ABCD的四个顶点作用四个力,且这四个力的矢量和为零,说明这四个力构成一个封闭的力多边形。根据力多边形的性质,这些力的合力为零,但它们可能产生一个合力偶。
步骤 3:计算合力偶矩
合力偶矩等于力对某一点的矩的代数和。对于平行四边形ABCD,四个力构成的封闭力多边形,合力为零,但合力偶矩不为零。合力偶矩等于负的平行四边形ABCD的面积的2倍,这是因为合力偶矩的大小等于力矩的代数和,而平行四边形的面积可以看作是两个三角形的面积之和,每个三角形的面积等于力矩的大小,因此合力偶矩等于负的平行四边形ABCD的面积的2倍。