力矩的意思、力矩的詳細解釋

力矩的解釋

[moment of forces;moment] 使物體轉動時力和力臂的乘積

詞語分解

• 力的解釋 力 ì 人和動物筋肉的效能：力氣。力量。 一切事物的效能：視力。生産力。控制力。 物理學上指物體之間相互作用，引起運動加速或形變：力學。作用力。保守力。 用極大的力量：盡力。力挫。力挽狂瀾。 姓。
• 矩的解釋 矩 ǔ 畫直角或方形的工具：矩尺（曲尺）。矩形（長方形）。力矩（物理學上指使物體轉動的力乘以到轉軸的距離）。規矩。 法則，規則：循規蹈矩。 筆畫數：； 部首：矢； 筆順編號：

專業解析

力矩是物理學中描述力對物體産生轉動效應的物理量，其定義為力的大小與力臂（力的作用線到轉動軸的垂直距離）的乘積。用公式表示為：

$$ M = F times d $$

其中，( M )為力矩，( F )為作用力，( d )為力臂。力矩的單位為牛頓·米（N·m）。

從力學角度，力矩的作用效果包含兩方面：一是改變物體的角動量，二是使物體繞軸發生轉動或保持靜止狀态。例如，用扳手擰螺母時，施加的力越大或力臂越長，産生的力矩越大，螺母越容易轉動。

在工程領域，力矩是分析機械結構平衡、設計傳動裝置的核心參數。例如，橋梁設計中需計算支撐點所受的力矩，以确保結構穩定性。

參考來源：

1. 《現代漢語詞典》第七版（商務印書館，2020）
2. 《物理學名詞》第三版（科學出版社，2019）
3. 《工程力學基礎》（高等教育出版社，2018）

網絡擴展解釋

力矩（Torque）是物理學中描述力對物體産生轉動效果的物理量，其本質是力與力臂的乘積。以下是詳細解釋：

1. 基本定義

• 公式：力矩 ( mathbf{M} ) 的數學表達式為
  $$
  mathbf{M} = mathbf{r} times mathbf{F}
  $$
  其中：

  • ( mathbf{r} ) 是力的作用點到轉動軸的矢量（力臂），
  • ( mathbf{F} ) 是作用力，
  • “×”表示矢量叉乘，方向由右手定則判定。

• 單位：國際單位制為牛頓·米（N·m），與能量單位焦耳（J）不同，力矩是矢量，能量是标量。

2. 物理意義

• 轉動效果：力矩越大，物體繞軸轉動的趨勢越強。例如：

  • 用扳手擰螺絲時，施加的力離螺絲越遠（力臂越長），越省力（力矩越大）。
  • 開門時，離門軸越遠的位置推門，越容易轉動門。

• 方向：力矩方向由右手螺旋定則判定：

  • 四指彎曲方向為力的旋轉方向，拇指指向力矩方向（垂直于力和力臂構成的平面）。

3. 應用場景

1. 杠杆原理：通過調節力臂長度實現省力或省距離，例如撬棍、天平等。
2. 機械工程：齒輪、傳動軸等機械部件通過傳遞力矩實現動力傳輸。
3. 靜力學平衡：當物體靜止或勻速轉動時，合力矩為零（( sum mathbf{M} = 0 )），如跷跷闆平衡。

4. 與相關概念對比

• 力矩 vs. 力：
  • 力使物體平動，力矩使物體轉動。
  • 力是矢量，力矩也是矢量，但方向由叉乘決定。
• 力矩 vs. 功：
  • 力矩單位是 N·m，但功（能量）是标量，單位是焦耳（J）。

力矩是描述力對物體轉動作用的物理量，核心在于力臂與力的相互作用，廣泛應用于機械、建築、日常工具等領域。

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