题目
一空间力系向某点O简化后,如主矢量R,及主矩Mo均不为零,且此两矢量互相垂直,则力系简化的最后结果是(###)R`A. 合力 B. 合力偶 C. 力螺旋 D. 平衡
一空间力系向某点O简化后,如主矢量R,及主矩Mo均不为零,且此两矢量互相垂直,则力系简化的最后结果是(###)

B. 合力偶
C. 力螺旋
D. 平衡
题目解答
答案
A. 合力
解析
本题考查空间力系简化的最终结果判断。核心思路在于理解主矢与主矩的关系如何决定简化形式:
- 主矢与主矩垂直时,可通过平移简化点使主矩为零,最终结果为合力;
- 若主矢与主矩不共线且不垂直,则形成力螺旋;
- 若主矢为零则为合力偶,主矩为零则为合力。
破题关键是掌握主矢与主矩垂直时的几何特性,即存在一点使主矩消失,从而简化为合力。
条件分析
- 主矢 $\mathbf{R} \neq 0$,主矩 $\mathbf{M}_O \neq 0$;
- $\mathbf{R}$ 与 $\mathbf{M}_O$ 互相垂直。
关键推导
- 平移简化点:将简化点从 $O$ 移动到 $O'$,位移矢量为 $\mathbf{d}$,根据主矩平移公式:
$\mathbf{M}_{O'} = \mathbf{M}_O - \mathbf{R} \times \mathbf{d}$ - 消去主矩:若存在 $\mathbf{d}$ 使得 $\mathbf{M}_{O'} = 0$,则需满足:
$\mathbf{R} \times \mathbf{d} = \mathbf{M}_O$ - 解的存在性:由于 $\mathbf{R}$ 与 $\mathbf{M}_O$ 垂直,可取 $\mathbf{d}$ 垂直于 $\mathbf{R}$,且大小为 $|\mathbf{M}_O| / |\mathbf{R}|$,此时方程有解。
- 最终结果:平移后主矩为零,仅剩主矢 $\mathbf{R}$,故简化结果为合力。