力学
高等数学 (大学课程)
高中物理
力矩
向量积

关于判断力矩方向的右手定则的判别是怎样的?

一种说法是右手四指方向先指向力的方向,然后弯向力臂方向,此时大拇指的方向就是力矩的方向。 二说,就是这个图—— [图片] 那么问题来了 这俩方法得出来…
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6 个回答

叉乘方向判断,右手四指指向第一个向量,握向第二个向量,拇指指向就是叉乘结果的方向。

如果你是大学生,老老实实记住力矩定义和叉乘定义,不要像高中一样一个物理量搞一个法则。叉乘法则在物理上应用广泛,不仅仅适用于力矩。

如果你是高中生,竞赛不考三维刚体,判断力矩方向没啥意义。

编辑于 2018-03-08 13:53

M = r × F,根据叉乘的规则判断方向。

r 是 矢径,位置矢量,或者叫位矢,从转轴点指向力的作用点,这个向量的方向容易弄反。

另外就是坐标系的问题,坐标系分左手系和右手系,一般采用右手系,如果采用左手系前后文要保持一致。

按照右手系,位置矢量没有出错,叉乘得到的力矩方向为垂直于 r 和 F 组成的平面,有可能垂直向“上”或者垂直向“下”(由叉乘方向决定),对这个力矩方向用右手螺旋可以判断转动趋势是顺时针还是逆时针。


力矩方向的含义-维基百科
维基百科上有更直观的动图


综上,第二种说法完全没问题,看第一种说法。

第一种说法:右手四指方向先指向力的方向,然后弯向力臂方向,此时大拇指的方向就是力矩的方向。

这里应该是在从受力点分析,而不是前文的在旋转点分析,位置矢量(夹角90°时等于力臂)的方向出错了,说法中力臂方向应是从受力点指向旋转点,即-r,按该说法中的操作,等价于公式变成 M=F×-r, 这个矢量 F×-r=r×F=M,一个错错得对的例子。


综上,明确位置矢量的方向,明确右手系和叉积,就可以了。

编辑于 2019-01-08 11:18

本人大一,在学大物和高数,曾经也对力矩的方向有疑问,但是让我们先来回忆一下叉乘吧:

题主应该明白对于两个向量a,b来说,aXb=-bXa(原谅我找不到叉乘符号)

因此弄明白谁是第一个向量谁是第二个非常关键,否则结果就会完全相反!

而力矩的定义中是位矢叉乘力,也就是说位矢是第一向量,力是第二向量,题主给的第一种方法有瑕疵:应该是伸出手掌,四指指向位矢r的方向,再弯曲四指使其能够指向力F的方向,此时大拇指就是力矩的方向了(其实不用再看我下面的哔哔哔了)

对于第二种方法我不推荐用,我们高中数学老师也提过这种方法,但是错误率很高,你可以试试三根手指但凡记错哪根对应哪个物理量就一定会出问题,不过脑子记得清楚的话第二种方法也是完全正确的(这里提醒一点r应该是位矢而不是力臂,力臂是标量哦)

至于题主给的第二个实例为啥会觉得用第二种方法会出错呢哈哈哈

你可以试试转转手腕。。。是不是有时候又正确了?因为我们说不清哪根手指对应第一个向量,哪根对应第二个呀,因此这里补充一下右手系的说法,摘自大学物理课本:

针对笛卡尔坐标系,伸直大拇指指向x方向时,其余四个手指可以由y方向转90度到z方向;(笛卡尔坐标系是遵循右手系的典型)

因此我们可以说在第二种方法里,大拇指对应第一个向量,食指对应第二个,这样一来中指的指向就没问题了。

第一次在知乎回答学习上的问题,希望对你有帮助,要是有错误的话劳烦指正,一起探讨哈

编辑于 2020-05-09 10:17

谢邀,然而我只是很好奇第一种说法是哪里说的,还有就是题主为啥觉得图2的时候用第一种方法是对的。。

在去图书馆路上,还是认真回答一下吧,对于叉乘的问题,永远都是右手四指伸向第一个矢量,握向第二个矢量,大拇指指向为第三个矢量方向。跟你的第二种方法是一致的。

力矩的定义是力臂叉乘力。力臂是第一个矢量,力是第二个。

用这个方法当然也能解释你的第二个问题,a是第一个矢量,b是第二个矢量。

你的第一种方法应该是力矩定义记反了。

编辑于 2018-03-08 13:39

向量差积AXB=C运算。若用右手法则:四指朝力的方向弯曲,弯曲切线指向力的方向,大拇指指的就是弯矩方向。也就是说:Z轴弯矩,即绕Z轴旋转的弯矩。

发布于 2019-12-24 10:35

光有判断力还不够!我对大方向和趋势判断还没错过。

发布于 2018-03-10 09:30