Как найти плечо силы?

Плечо силы — это не длина рычага от руки до груза. Это перпендикуляр от оси до линии, вдоль которой сила реально действует.

Плечо силы находят как кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы. Линия действия — прямая, вдоль которой направлен вектор силы. Момент силы тогда равен произведению модуля силы на это плечо.

Как построить плечо

1. Отметьте ось: точку или шарнир, вокруг которого тело может поворачиваться.
2. Нарисуйте силу стрелкой в точке приложения и продлите её в обе стороны пунктиром. Это линия действия.
3. Опустите перпендикуляр из оси на эту линию. Длина перпендикуляра и есть плечо. Если сила уже проходит через ось, плечо равно нулю и момент тоже нулевой: вращения нет.
4. Умножьте силу на плечо. Если сила в ньютонах, а плечо в метрах, момент получается в ньютон-метрах.

Пример

Гаечный ключ длиной 0,25 м тянут силой 40 Н перпендикулярно ключу. Линия силы проходит на расстоянии 0,25 м от болта, плечо равно 0,25 м, момент 10 Н·м. Если ту же силу направить вдоль ключа, к болту, перпендикуляр из оси на линию силы равен нулю, и ключ не поворачивается, хотя усилие то же.

Где путают

Не берите расстояние от оси до точки приложения, если сила направлена косо: точка приложения и плечо совпадают только тогда, когда сила перпендикулярна радиусу. Не подставляйте сантиметры в формулу, не переведя их в метры, если остальные величины в СИ. Знак момента, по часовой или против, в школьной задаче часто указывают отдельно: плечо само по себе длина и отрицательным не бывает.

На чертеже подпишите прямой угол между плечом и линией силы. Если перпендикуляр ушёл мимо стрелки, продлевайте именно линию, а не рисуйте кратчайший путь до кончика стрелки. Кончик — это точка приложения, и до неё расстояние может быть длиннее плеча.