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