The Chemistry Maths Book, Second Edition

(Grace) #1

464 Chapter 16Vectors


EXAMPLE 16.16Moment of force (torque)


In mechanics the magnitude of the moment of force F,


or torque T, about a point O is defined as the product


T 1 = 1 |F|d, where dis the perpendicular distance from O to


the line of action of the force (Figure 16.26).


If ris the vector from O to a point A on the line, then


d 1 = 1 |r| 1 sin 1 θand


T 1 = 1 |r||F|sin 1 θ 1 = 1 |r 1 z 1 F|


The corresponding vector


T 1 = 1 r 1 z 1 F (16.54)


is perpendicular to rand F, and its direction is that of the axis through O about which


the force tends to produce rotation.


0 Exercise 41


EXAMPLE 16.17An electric dipole in an electric field


An electric dipoleμ 1 = 1 qr(see Example 16.6)


in an electric field Eexperiences a torque


T 1 = 1 μ 1 z 1 E (16.55)


that tends to align the dipole along the


direction of the field. Thus, from Figure 16.27,


the total torque about O is


T 1 = 1 r


1

1 z 1 F


1

1 + 1 r


2

1 z 1 F


2

= 1 q(r


1

1 − 1 r


2

) 1 z 1 E 1 = 1 qr 1 z 1 E 1 = 1


μ
1 z 1 E

0 Exercises 42, 43


EXAMPLE 16.18Angular velocity and angular momentum


Angular velocity


A particle moving in a circle of radius rwith speed vhas angular velocity y(angular


speed ω) about an axis through the centre with magnitude given by


v 1 = 1 ωr (16.56)


and direction at right angles to the plane of motion (out of the page for the motion


shown in Figure 16.28).








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a


F


o


r


d


θ


Figure 16.26










o


−q


q


F


1

=qE


F


2

=−qE


r


r


1

r


2

E


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Figure 16.27

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