物理学中扭矩的定义
扭矩（也称力矩或力矩）是力引起或改变物体旋转运动的趋势。它是物体上的一种扭曲力或旋转力。扭矩是通过将力和距离相乘来计算的。它是一个矢量，意味着它既有方向也有大小。物体转动惯量的角速度要么在变化，要么两者都在变化。
扭矩单位
扭矩使用的国际计量单位制（SI单位）为牛顿米或N*m。即使牛顿米等于焦耳，因为扭矩不是功或能量，所以所有测量值都应该用牛顿米表示。在计算中，扭矩用希腊字母tau:τ表示。当它被称为力矩时，用M表示。以英制单位，你可以看到磅力英尺（lb⋅ft）可能缩写为磅英尺，并隐含“力”。
扭矩的工作原理
扭矩的大小取决于施加的力的大小、将轴连接到施力点的杆臂的长度以及力矢量与杆臂之间的角度。
距离是力矩臂，通常用r表示。它是一个从旋转轴指向力作用位置的矢量。为了产生更大的扭矩，需要在离枢轴点更远的地方施加力或施加更大的力。正如阿基米德所说，如果有一个足够长的杠杆支撑的地方，他可以移动世界。如果你在铰链附近推一扇门，你需要使用比在门把手上推离铰链两英尺更大的力来打开它。
如果力矢量θ=0°或180°，则力不会引起轴上的任何旋转。它要么是从旋转轴推开，因为它在同一个方向上，要么是向旋转轴推开。这两种情况下的扭矩值为零。
产生扭矩的最有效力矢量为θ=90°或-90°，垂直于位置矢量。它将最大限度地增加旋转。
扭矩的右手法则
使用扭矩的一个棘手的部分是，它是使用向量积计算的。扭矩与它产生的角速度方向一致，因此，角速度的变化与扭矩方向一致。使用右手，将手指向力引起的旋转方向卷曲，拇指将指向扭矩矢量的方向。
净扭矩
在现实世界中，您经常会看到多个力作用在一个对象上以产生扭矩。净扭矩是各个扭矩的总和。在旋转平衡中，物体上没有净扭矩。可能有单独的扭矩，但它们加起来等于零，相互抵消。
资料来源和进一步阅读
- 道格拉斯·贾恩科利：《物理学：原理与应用》，第7版，波士顿：皮尔森，2016年。
- 沃克、杰尔、大卫·哈利迪和罗伯特·雷斯尼克。《物理学基础》，第10版，伦敦：约翰·威利父子出版社，2014年。
- 发表于 2021-10-19 22:15
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- 分类：物理
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