力矩是純量?向量?

2011-08-02 8:16 am
我在算靜力學~

一般而言~力矩是向量~這是大家都知道的!

力矩定義:對點或軸使之旋轉的力稱之。

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如果我今天算對"點"之力矩~那就是外積算法!

M = r x F

以2D平面來說~要用力之大小相乘或是向量算法解都對!

力之大小相乘:

一水平力200N(向右)距O點高2公尺,則Mo = 200*2 = 400 N - m (c.w)

向量外積法:

一水平力200N(向右)距O點高2公尺,則Mo = 2j x 200i = -400k N - m

負值表順時針(一般機械力學都假設逆時針為正)

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那如果我今天算對"軸"之力矩~那就是點積算法......

點積:兩任意向量用點積算出結果其為純量!

純量:只有大小無方向性的值......

如果上述兩個定義是對的!

看了課本是說明對軸之力矩採點積算:

力矩對某軸產生的"投影量"~算的結果即為純量值......

但是此量值具有"正負"值~正負值表對軸之"轉向".......

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這樣不就自打嘴巴?

既然算出結果為純量~純量就只有大小無方向性!

那就還要硬說正負值即為對軸之轉向= =

是否有人能用外積算法解釋對軸之力矩~否則這種解釋真的讓我很難信服!

如果今天某題目說力矩是向量~那就可以把課本上面寫的對某軸之力矩算的結果是"純量"~這樣說它是純量也不為過吧= =
更新1:

請自行參考各大靜力學課本 有人回答這個問題~課本也是這個方式解~ 然而就沒辦法單純直接對"某軸"用"外積"法去解題目? 一定要先對某軸用"點積"方式求出該力矩在某軸上的投影量~ 然後此投影量(純量)在乘上該軸的單位向量變成向量解釋= = 如果我發問的問題打的不好~那就是我先說聲道歉~ 因為各大課本就是都用這解法~包含原文課本也是用這種解法= =

更新2:

至於M:因為你根本就是用"自己的說法"解釋向量與純量! 我:我並沒打錯~單純對"某軸"的力矩用投影量算法(即是用點積算法) 算的結果就是純量~也有正負之分~ 純量即是大小無方向性~除非算出的值再乘上該軸的單位向量就是此力矩在對該軸的向量!!!!! 我是不懂為啥要用點積去解變純量再把純量變成向量~既然力矩是向量用外積去解不就沒事? 我這樣算硬ㄠ嗎?

更新3:

課本就是說明算出該值就是"純量"~該值的正負值代表力矩對此軸的轉向~ 既然算出的結果為純量~那就不應該要有方向性~ 點積結果本來就有正負值之分~本來就是2任意向量所夾的角度討論而言~ 所以我是希望各位大大能用單純用"外積"去解力矩對"某軸"的力矩~ 不要再用點積去算得大小後再去乘上該軸單位向量~ 你可以說我固執或鑽牛角尖~但是你在批評我之前請先看過各大靜力學課本再來砲我!如果你能找到直接用外積法去解~我就不得不佩服!

更新4:

還有~我會發問問題表示我仍有尚且不知道~不清楚~不了解的部份~ 當然問題目本身會帶有主觀意思~不喜歡大可不必留言~ 如果想砲我~那就請拿出更好的答案再來砲我~否則只會讓人看不起~講難聽一點就是白目! 學理工的學生很多人都只知道如何解~偏偏就是不會如何去解釋為何這麼解或是一定只有這種解法? 這是台大畢業的老師講出來的~ 我自認我遇到題目我也只會這種解法......OTZ~依樣畫葫蘆....... 如果能找到更好的解法或解釋~我點數絕對會給~畢竟回答的各位大大們也很辛苦! 至於想砲我的~麻煩找出更好的再來砲我~否則省下你們的力氣吧~

更新5:

阿煜大大你好 我也看了不下更多靜力原文課本= = 從各大學愛用的BEER到JAMES等等等...... 我從看到你的解釋就跟課本的解法一樣!

更新6:

還是這個解法就是定義~無法用其他方式去說明~OTZ! 如果只是要應付考試~講難聽一點~把算法算一算就好= = 我是真的有心要了解~因為用點積求出求出力矩對軸的投影量........求出的結果就是"純量"! 既然它都說是純量了= =那還要說正負值表示旋轉轉向= = 難道以後每個用點積算出的結果裡面的正負值都是代表轉向嗎= =? 如果是考研究所~國家考試會考這個就是送分~ 但是要我解釋~講真的我真的解釋不出來= = 我們大學老師就是說你們都知道這算法~都不會想為什麼要這麼解= = 結果這個部份就這樣不了了之= ="因為大學老師要趕課~根本沒時間浪費這個最初章節= ='

更新7:

我把課本內容大概寫上 一力F,假設有任意軸OL,O點在任意軸上。假設Nol為沿軸OL之單位向量,則F對軸OL之力矩Mol乃Mo在軸OL上之投影,可推導: Mol = Mo ‧ Nol Mo = R x F.......代入上式 Mol = ( R X F ) ‧Nol 或者是 │Nx Ny Nz│ │Rx Ry Rz│←絕對值 │Fx Fy Fz│ 算出結果Mol為純量,而依定義,力矩應該是向量,所不同的是Mol為純量,但仍有正負之分。正負值即代表力F對軸產生逆時針或順時針的旋轉效果。因此Mol為純量,仍有方向的意涵在其中。

更新8:

我知道你們的解法~那如果今天換你們解釋要怎麼更好的解釋? 投影~無非就是點積~算出此力矩在該軸上之大小。 求出大小後在乘上該軸之單位向量就是向量。 以後遇到這種題目只能用這種方法算就是了!OTZ....

更新9:

一開始定義純量就是只有大小無方向性 算得結果就是純量~本來就會有正負之分~但是要說正負代表它的轉向........那就不是純量了吧= = 我們成大清大台大畢業的老師就說課本是這樣解釋~直接把課本的內容原封不動的傳輸我們= = 那今天換成你們~你們有辦法找到更好的解釋嗎? 我承認我有點衝~但是既然遇到問題不就要找個合理的方法去解釋或說明? 個人並非名校畢業~我也沒像台清交成畢業的學生那麼聰明......我只能勤能補拙~我習慣算題目都把後面習題全部算完~導致看到題目會帶公式去解~當然應付計算題當然OK~然而遇到申論題或說明題~我就很無言了......今天要你們解釋~你們會怎麼解釋?

更新10:

我補充問一個白痴問題好了= = 後來我才發現最初的向量章節 假設有兩任意向量OA 和 OB OA = 2i OB = 5j 外積法:│OA x OB│ = │a││b│sin角度 │2i x 5j│ = │10k│ = 2*5sin*角度 角度 = 90度

更新11:

我看到定義的"外積"的"兩任意向量"皆是從O點出發! 而力矩也是從外積求得 力矩 = R x F 假設R是從O點到A點的向量~也就是OA! 而F卻是從A點到B點的向量~也就是AB! 我就又開始奇怪了.......為何跟課本定義的圖形不一樣卻也能用外積解法求的力矩...... 這次請看清楚: 課本圖形所定義的外積的之兩任意向量都從O點出發 而我們所求得的力矩卻是非從"同一個點"出發~為何可以用外積法求得阿......

更新12:

這是我最後一個問題了= =" 我發現我對向量這單元好薄弱...... 應付計算題目可以~應付說明申論題我會吐血= =

回答 (6)

2011-08-04 3:21 am
✔ 最佳答案
因為在探討"進動"時
用純量的概念就完全無法解釋了
進動: http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%80%B2%E5%8B%95

右手方向決定的確是人定的
但這並不干擾計算…

2011-08-03 19:34:29 補充:
http://memo.cgu.edu.tw/yun-ju/CGUWeb/PhyChiu/H104Rotation/Precession.htm

這個網頁比較好
所謂進動,舉個例來說
就是旋轉中的陀螺雖然傾斜
卻不會倒下,而是繞著另一個中心旋轉

從這個網頁可知在計算上力矩與角動量必須是向量
不然是無法處理的
或反過來說
就因為這兩者是向量所以才會有進動現象

2011-08-03 19:47:54 補充:
進動的計算概念以在這個物理現象中
角動量改變率(微分)=外加力矩
那這時若假設角動量是純量的話
就會有很多錯誤
如若角動量的純量值是不變的
函數微分必為0,不需外力矩就進動,那顯然是錯誤的

若是假設角動量是向量的話
就算純量不變,方向還是會改變
角動量函數的微分便不會產生像上述的矛盾
這時就可以處理了

2011-08-03 19:48:44 補充:
我也不是理工相關科系的(茶)

2011-08-03 19:56:51 補充:
話說我高中也想過為什麼一定要訂為向量...

2011-08-06 00:21:22 補充:
向量可以平移
2014-07-11 11:54 am
這有類似的

▶▶http://qoozoo1400703.pixnet.net/blog
2011-08-04 2:15 pm
r和F為向量, 向量的乘法有兩種
外積結果為向量, 其大小為rFsinQ
內積的結果為純量, 其大小為rFcosQ
Q為r和F的夾角
先看哪一個適合來算旋轉的難易程度就用哪一個
(答案當然選和課本一樣那一個)
------------------------------------------------------
Mol = Mo ‧ Nol

這內積式不就說明了Mo和Nol都是向量了嗎
也就是說力矩Mo是向量
而Mol是Mo的分量, 就像力分成x方向和y方向
Fx和Fy還是力, 還是向量

只是因為一般以純量處理較為習慣(國小國中都在算純量)
所以在國中階段
都將力F分解到x方向Fx, y方向Fy
然後再帶入x方向的F=ma當作純數字(純量)運算, 大家都容易接受
(而事實上F=ma是一個向量式)



2011-08-05 09:07:10 補充:
Q:課本圖形所定義的外積的之兩任意向量都從O點出發
而我們所求得的力矩卻是非從"同一個點"出發~為何可以用外積法

A: 這是可以的!課本是為了簡化避免讓讀者覺得怪怪的. 簡單一點說. 以為讀者會懂的方式 表達 , 之後的應用就要自己多看多做了.
為何可以試試就知: 以外積算平行四邊形ABCD的面積:(0,0)(2,0)(3,2)(1,2)
共起點情況 AB X AD =(2,0) X (1,2) = 4 ....方向Z方向
不共起點 AB X BC = (2,0) X (1,2) .....算式一樣, 當然結果一樣, 所以不共點起點也可以
2011-08-03 8:07 am
課本最後一段:算出結果Mol為純量,而依定義,力矩應該是向量,所不同的是Mol為純量,但仍有正負之分。正負值即代表力F對軸產生逆時針或順時針的旋轉效果。因此Mol為純量,仍有方向的意涵在其中。

我知道基礎物理應該都不會討論這個章節= =

課本定義解法就是這樣 ~ 很基礎的向量運算.....

但是這個定義似乎有違反基礎物理~你們都不會覺得很奇怪嗎?

2011-08-03 11:15:24 補充:
原來是這樣-.-

如果是這樣說明我大概了解= =

那為何投影只能用點積解~'~這樣算得結果即為大小(純量)~

難道不能靠點積方式用其他方法直接得外積結果?
2011-08-02 4:24 pm
"對軸之力矩~那就是點積算法"
請問哪本書上有這種算法?

2011-08-02 15:44:49 補充:
沒有看到你的課本,
也找不到你說的那種算法。
應該是你自己理解錯了吧。

2011-08-02 21:53:53 補充:
一度空間的向量,
正負號代表方向,
這個有幫助嗎?

2011-08-03 08:25:01 補充:
將向量投影在某個方向上,
得到的是一度空間的向量。
一度空間的向量還是向量。

2011-08-03 14:27:57 補充:
計算向量的投影要用到內積,
這只是計算過程的一部分,
但結果仍是向量。

2011-08-05 12:41:47 補充:
向量可以平移。...
2011-08-02 11:03 am
因為你根本就是用"自己的說法"解釋向量與純量

負能量你也要說他是向量?


收錄日期: 2021-05-01 17:58:16
原文連結 [永久失效]:
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