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赤膊上陣,自問自答
送交者: newwild 2021年12月04日09:41:16 於 [五 味 齋] 發送悄悄話

昨晚,俺提出了關於重力受力圖的三個小問題。其實這三個小問題只是引言,是想引出力偶這個榆木腦袋MC整不明白的東東。可惜,本壇沒人理解俺的深意,幫俺說力偶。只好自己赤膊上陣,自問自答了。

回答這三個小問題,需要使用力偶的概念。所謂力偶就是大小相等,方向相反,不作用在同一位置上的一對力。因為大小相等,方向相反,所以力偶的合力在數量上等於零。但“數量上等於零”,不等於力偶就是“空”。力偶並不“空”,它產生了一個力矩,大小等於力偶的力乘以這對力作用位置的間距(間距是力在其垂直方向的距離)。

物理把力分為兩類:集中力和分布力。集中力就是力作用於一個無限小尺度的質點上,而分布力就是力作用於一個有一定尺度的物體上。這個世界,不存在尺度無限小的東西,所以質點和集中力都是邏輯上的抽象,真實世界並不存在。不幸的是,牛頓定律只能運用於真實世界並不存在的質點上。這就變成個問題了,但這問題被牛頓自己解決了。他發明了微積分,用抽象的數學,解決掉抽象的質點和集中力,這就是大師的厲害之處。

引入了力偶,集中力的作用點就不重要了,可以隨便移動了。移動後,這個力就變成了一個和它一樣的力,再加上一個力偶。力偶的大小等於這個力乘以力移動的間距。

下面回答俺提出的三個小問題:

1)真實的重力是個分布力,因為全身任何部位都有重量,為何能用集中力Fg來代表?
這是把分布全身的重力都移動到了重心,於是產生了一些和它們一樣的力,再加上一些力偶。“一些和它們一樣的力”加在一起就是體重Fg,而那些力偶因為是重心都會互相抵消而消失,最後只剩下一個Fg。比如手,左手的力偶會抵消掉右手的力偶,只剩兩個手的重量。

2)一般都說,重力Fg的作用位置是重心。可不可以不畫在重心上?
答案是可以。重力可以畫在身體的任何部位,甚至可以離開你的身體十萬八千里。不過,離開你的身體十萬八千里,力偶就會很大很大。不畫在重心上也是自找麻煩,只有“宇宙級白痴”才會幹。

3)如果不畫在重心上,如何畫才對?
只要加上一個力偶,就畫對了。


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