力系平衡是刚体平衡的充要条件吗
2012-08-16于世新越彩霞刘国荣
物理通报 2012年8期
于世新 越彩霞 刘国荣
(辽源市第五中学 吉林 辽源 136200)
1 问题的提出 分析和结论
文献[1]是国内高校物理专业主流教材之一,其中关于刚体的平衡有如下的叙述:
处于静止的刚体既没有平动,也没有转动.因此,刚体平衡的充分必要条件是它所受的合外力为零,对任意一个参考点的合外力矩为零,即

矢量式(1)和(2)各相当于3个分量式,后者包含了“必须对任意方向的转轴都成立”的意思.这样的力系称为零力系,零力系的条件式(1)和(2)称为刚体的平衡方程.
文献[2,3]亦有类似的说法.
文献[4]关于刚体的平衡有如下的叙述:
作用在刚体上的力系,总可以化为经过质心的一个单力及一力偶,而由刚体运动微分方程,即质心运动定理

及对质心的转动定理

知前者将决定刚体的质心如何平动,后者决定刚体相对于质心如何转动.刚体平衡时,必须满足下列平衡方程

即诸外力的矢量和为零和诸外力对任意一点力矩的矢量和亦为零.
从以上叙述中能看出,文献[1~3]均认为诸外力的矢量和(主矢)为零和诸外力对任意一点力矩的矢量和(主矩)为零是刚体平衡的充要条件,而文献[4]中虽未明确指出,但从“刚体平衡时,必须满足下列平衡方程”的用词上,应该理解为必要条件而非充要条件.
笔者认为,文献[1~3]对刚体平衡条件的叙述是错误的,其错误在于混淆了力系平衡的充要条件和刚体平衡的充要条件,而没有注意到刚体平衡除了要求力系平衡,还要满足一定的……
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