力矩的意思、力矩的详细解释

力矩的解释

[moment of forces;moment] 使物体转动时力和力臂的乘积

词语分解

• 力的解释 力 ì 人和动物筋肉的效能：力气。力量。 一切事物的效能：视力。生产力。控制力。 物理学上指物体之间相互作用，引起运动加速或形变：力学。作用力。保守力。 用极大的力量：尽力。力挫。力挽狂澜。 姓。
• 矩的解释 矩 ǔ 画直角或方形的工具：矩尺（曲尺）。矩形（长方形）。力矩（物理学上指使物体转动的力乘以到转轴的距离）。规矩。 法则，规则：循规蹈矩。 笔画数：； 部首：矢； 笔顺编号：

专业解析

力矩是物理学中描述力对物体产生转动效应的物理量，其定义为力的大小与力臂（力的作用线到转动轴的垂直距离）的乘积。用公式表示为：

$$ M = F times d $$

其中，( M )为力矩，( F )为作用力，( d )为力臂。力矩的单位为牛顿·米（N·m）。

从力学角度，力矩的作用效果包含两方面：一是改变物体的角动量，二是使物体绕轴发生转动或保持静止状态。例如，用扳手拧螺母时，施加的力越大或力臂越长，产生的力矩越大，螺母越容易转动。

在工程领域，力矩是分析机械结构平衡、设计传动装置的核心参数。例如，桥梁设计中需计算支撑点所受的力矩，以确保结构稳定性。

参考来源：

1. 《现代汉语词典》第七版（商务印书馆，2020）
2. 《物理学名词》第三版（科学出版社，2019）
3. 《工程力学基础》（高等教育出版社，2018）

网络扩展解释

力矩（Torque）是物理学中描述力对物体产生转动效果的物理量，其本质是力与力臂的乘积。以下是详细解释：

1. 基本定义

• 公式：力矩 ( mathbf{M} ) 的数学表达式为
  $$
  mathbf{M} = mathbf{r} times mathbf{F}
  $$
  其中：

  • ( mathbf{r} ) 是力的作用点到转动轴的矢量（力臂），
  • ( mathbf{F} ) 是作用力，
  • “×”表示矢量叉乘，方向由右手定则判定。

• 单位：国际单位制为牛顿·米（N·m），与能量单位焦耳（J）不同，力矩是矢量，能量是标量。

2. 物理意义

• 转动效果：力矩越大，物体绕轴转动的趋势越强。例如：

  • 用扳手拧螺丝时，施加的力离螺丝越远（力臂越长），越省力（力矩越大）。
  • 开门时，离门轴越远的位置推门，越容易转动门。

• 方向：力矩方向由右手螺旋定则判定：

  • 四指弯曲方向为力的旋转方向，拇指指向力矩方向（垂直于力和力臂构成的平面）。

3. 应用场景

1. 杠杆原理：通过调节力臂长度实现省力或省距离，例如撬棍、天平等。
2. 机械工程：齿轮、传动轴等机械部件通过传递力矩实现动力传输。
3. 静力学平衡：当物体静止或匀速转动时，合力矩为零（( sum mathbf{M} = 0 )），如跷跷板平衡。

4. 与相关概念对比

• 力矩 vs. 力：
  • 力使物体平动，力矩使物体转动。
  • 力是矢量，力矩也是矢量，但方向由叉乘决定。
• 力矩 vs. 功：
  • 力矩单位是 N·m，但功（能量）是标量，单位是焦耳（J）。

力矩是描述力对物体转动作用的物理量，核心在于力臂与力的相互作用，广泛应用于机械、建筑、日常工具等领域。

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