题目
一空间任意力系,向某点O简化后的主矢和主矩都不为零,且主矢和主矩垂直,则该力系可进一步简化的结果是()A. 合力B. 合力偶C. 力螺旋D. 平衡力系
一空间任意力系,向某点O简化后的主矢和主矩都不为零,且主矢和主矩垂直,则该力系可进一步简化的结果是()
A. 合力
B. 合力偶
C. 力螺旋
D. 平衡力系
题目解答
答案
A. 合力
解析
考查要点:本题主要考查空间任意力系的简化结果判断,特别是主矢与主矩垂直时的简化形式。
解题核心思路:
当空间力系向某点简化后的主矢($\mathbf{R}$)和主矩($\mathbf{M}_O$)均不为零时,需根据它们的方向关系判断进一步简化形式。
- 关键点:若$\mathbf{R}$与$\mathbf{M}_O$垂直,则可通过平移主矢$\mathbf{R}$使主矩$\mathbf{M}_O$被抵消,最终简化为合力。
破题关键:
理解主矢与主矩垂直时的几何关系,利用向量运算判断是否存在平移路径使主矩消失。
力系简化的条件分析
- 主矢与主矩垂直:
若$\mathbf{R} \perp \mathbf{M}_O$,则存在一点$P$,使得$\mathbf{M}_O = \mathbf{R} \times \mathbf{d}$($\mathbf{d}$为$P$到$O$的向量)。 - 平移主矢抵消主矩:
将主矢$\mathbf{R}$平移至点$P$,此时主矩$\mathbf{M}_O$被完全抵消,系统仅剩合力$\mathbf{R}$。
排除其他选项
- 合力偶(B):需主矢为零,与题意矛盾。
- 力螺旋(C):需主矢与主矩不平行且不垂直,与题意不符。
- 平衡力系(D):需主矢和主矩均为零,与题意矛盾。