若力系中各力均汇交于一点,即可求其合力,或者说不难将该力系简化;但平面力系中各力一般并不汇交于一点。那么,能否将一个力平行地移到另一点呢?回答如果是肯定的,则可以方便地讨论平面力系的简化,进而研究其平衡条件了。
作用在刚体上力的F,可以平移到其上任一点,但必须同时附加一力偶,力偶之矩等于力F对平移点之矩。
如图2.20所示,要将力F平移至O点,可在O点加一对平衡力(F ', F "),使F′平行于F,且F '= F '′=F。由于在刚体上加上一对平衡力,并不改变原来的力或力系的作用效果,故变换是等效的。因为(F,F'')组成一力偶,则原来的力F就等效地变换成为作用在o点的力F'和力偶M。显然,力偶矩为 Mo=F·h,其大小和正负是与平移点o的位置有关的。

作用于刚体上的力F,对刚体的作用效果是使刚体移动。刚体在o点由铰链固定,显然可知力F还将有使刚体绕O点转动的效果。力F使刚体绕o点转动的效果可用力F对O点之矩Mo(F)来度量,利用力的平移定理,力F对任一点O之矩(力矩)为:
Mo(F)= ±F·h ---(2-6)
式中h为点O(称为力矩中心或简称矩心)到力F作用线的垂直距离,称为力臂。正负号仍然表示转动方向,逆时针转动为正。力矩的单位亦为N·m或kN·m。
力的作用线到矩心O的距离越远,力臂h越大,力矩Mo(F)之值越大;力的作用线通过矩心O,力臂h等于零,则力对点O之矩为零。
应当注意,与力偶可使刚体转动状态发生改变相比,尽管一个力也有使刚体绕某点转动的效果,但同时还有平移至该点的力作用在刚体上。



