Одним из важных практических применений моментов сил относительно точки являются простые «механизмы», такие, как рычаг. «Механизмы» здесь — это любое приспособление, позволяющее силе, приложенной в одной точке, уравновесить или преодолеть другую силу в другой точке. Приложенная сила называется усилие Е, а сила, которую «механизм» должен преодолеть, известна как нагрузка L.

Характерным проявлением действия пары сил является отклонение тела от прямолинейного движения, которое можно придать мячу в таких играх, как футбол, крикет, теннис, настольный теннис и гольф. Чтобы заставить мяч двигаться по прямой линии, прилагаемая сила F должна действовать через центр тяжести G мяча, как показано на рисунке а. Чтобы мяч отклонился от прямолинейного движения, сила F может быть приложена в любой точке, кроме G. На рисунке б сила F приложена к нижнему краю мяча. Это заставляет мяч вращаться против часовой стрелки и двигаться вперед.

Принцип действия простых рычажных весов, используемых для сравнения масс тел, может быть продемонстрирован при помощи прибора в исследовании ниже. Снова линейка уравновешена горизонтально на опоре, помещенной в центре тяжести G. Удобно иметь точку G на пятидесятисантиметровой отметке, и этого можно добиться, при необходимости «нагрузив» линейку маленькими шариками пластилина. Тело, массу то которого нужно определить, помещается в какой-либо точке О справа от G и ее расстояние от G записывается в таблице результатов.

Для уравновешивания качелей мальчик должен передвинуться по доске по направлению к бревну. Чтобы подсчитать точно, где он должен сесть для приведения доски в равновесие, изобразите новую диаграмму, как на рисунке 8.10, и определите моменты сил относительно точки Р.

Моменты сил относительно точки Р = + 50 Н х X м + 20 Н x 0 м - 110 Н х 0 м - 40 Н х 1 м = 50х - 40 Нм

Отсюда х находится в 0,8 м от точки Р.

Мальчик весом 50 Н и девочка весом 40 Н сидят на противоположных концах доски весом 20 Н, которая лежит на бревне, образовав своеобразные качели (рис. 6). Доска имеет одинаковую толщину; ее вес действует в центре, и, до того как на ее концы сядут мальчик и девочка, она находится на бревне в равновесии. Понятно, что когда они усядутся на доску, то мальчик опустится, а девочка поднимется. Этот пример может быть использован для вычисления моментов сил относительно некоторой точки. Сначала начертим линию, обозначающую доску. Над этой линией обозначим стрелками величину и направление всех сил, действующих на доску, т. е. начертим диаграмму сил свободного тела, находящегося в равновесии.

Момент силы относительно точки является произведением силы F и расстояния от этой точки до линии действия силы по перпендикуляру. На рисунке 1 момент силы М относительно точки Р равен Fx. Момент силы производит вращающее действие вокруг точки Р. Это вращение будет направлено против часовой стрелки на рисунке 1 а, в и г и по часовой стрелке на рисунке 1 6. Единицей СИ момента силы является ньютон х метр (Н_xм), поскольку сила измеряется в ньютонах (Н), а расстояние— в метрах (м). На практике, однако, часто удобно использовать единицу, не входящую в СИ, - Нсм, т. е. измерение силы в Н и расстояния в см. Для обозначения вращения по часовой стрелке и против нее нужен какой-то символ.