题目
如图所示,OA构件上作用一矩为M1的力偶,BC上作用一矩为M2的力偶,若不计各处摩擦,则当系统平衡时,两力偶矩应满足的关系为()。A. M 1 =4M 2B. M1=2M2C. M 1 =M 2D. M 1 =M 2 /2
如图所示,OA构件上作用一矩为M1的力偶,BC上作用一矩为M2的力偶,若不计各处摩擦,则当系统平衡时,两力偶矩应满足的关系为()。
A. M 1 =4M 2
B. M1=2M2
C. M 1 =M 2
D. M 1 =M 2 /2
题目解答
答案
C. M 1 =M 2
解析
考查要点:本题主要考查力偶的平衡条件及系统平衡时各部分力偶矩的关系。
解题核心思路:
- 力偶的性质:力偶对物体的作用效果仅与力偶矩的大小和方向有关,与作用位置无关。
- 系统平衡条件:当系统平衡时,所有外力偶的代数和为零,即各力偶矩的矢量和为零。
- 关键点:通过分析系统中各构件的受力,结合力偶平衡条件,推导出两力偶矩的关系。
受力分析与平衡条件
-
OA构件受力:
OA上作用力偶$M_1$,同时在连接点(假设为B点)受到BC构件的法线方向约束力$N$。
平衡条件:OA的转动平衡要求$M_1$与约束力$N$产生的力偶矩相等,即$M_1 = N \cdot L_1$($L_1$为$N$到OA转动中心的力臂)。 -
BC构件受力:
BC上作用力偶$M_2$,同时在B点受到OA的反作用力$-N$。
平衡条件:BC的转动平衡要求$M_2$与反作用力$-N$产生的力偶矩相等,即$M_2 = N \cdot L_2$($L_2$为$N$到BC转动中心的力臂)。
关键推导
若系统整体平衡,则两构件的约束力$N$大小相等、方向相反。
结合两构件的平衡方程:
$M_1 = N \cdot L_1 \quad \text{和} \quad M_2 = N \cdot L_2$
若题目中隐含条件$**L_1 = L_2**$(如OA和BC长度相等或几何对称),则可得:
$M_1 = M_2$