扭矩与力矩的区别

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简介

扭矩和力矩含义不同，两者之间也有区别。扭矩是一种力乘以距离的形式。力矩是指力乘以物体上任意距离。力矩是由于旋转力而产生的。两者主要区别在于，扭矩是转动力矩的度量，而力矩是垂直距离的度量。

扭矩定义

图1：扭矩

扭矩不过是对物体力的测量。该力场有助于旋转物体。物体的旋转发生在其轴线内。它可以标记为支点 (O)。此处力命名为 (F)，r 是力臂的名称（Physics, 2022）。

力臂主要指支点到力作用点的距离。此处扭矩可以通过公式表达，即$\mathrm{\Gamma = r \times F = rFsin(\Theta)}$。该公式还定义了扭矩是距离矢量和力矢量的叉积。这里最重要的因素是扭矩引起角加速度。另一方面，扭矩可以称为线性力的旋转等效物。

力矩定义

图2：力矩

物理学中的力矩主要指力的力矩。它是其趋势的度量，它使物体围绕特定点或轴线移动。此处力矩可以描述为力的旋转效应。它与力的尺寸有关，并且位于垂直距离处。物理学中主要可以看到三种类型的力矩 (Merriam-webster, 2022)。

它们是极惯性矩、面积惯性矩和质量惯性矩。力矩的一个例子是开门。当通过作用在把手上的力打开门时，就是一个力矩的例子。

扭矩和力矩的区别

序号	扭矩	力矩
1.	扭矩指的是扭曲和测量物体的转动。	力矩是作用力与转动点之间的垂直长度 (Askanydifference, 2022)。
2.	它主要指的是旋转物体的力。	力矩是帮助物体移动的力。
3.	它是力矩相关的力。	它是静力。
4.	扭矩本质上主要是动态的。	力矩本质上主要是静态的。
5.	扭矩可以产生减速度或角加速度。	该领域的力矩无法做到这些。
6.	当物体内部发生旋转时使用。	它是非旋转运动。

表1：扭矩和力矩的区别

静态扭矩和动态扭矩

静态扭矩可以定义为无法实时产生角加速度的扭矩。当有人推着一扇关着的门并且施加了静态扭矩时，尽管施加了很大的力，门也不会旋转。例如，当有人以一定恒定速度骑自行车时，通常会施加静态扭矩，因为他们没有实时加速 (Memon et al. 2020)。简而言之，如果扭矩能产生反作用力，则可以将其视为静态扭矩。

另一方面，动态扭矩是一种能够在实时运行时产生角加速度的扭矩。当有人驾驶一辆赛车开始加速时，它会根据当时产生的加速度相应地开始承载动态扭矩。在这种情况下，可以看出给定汽车的车轮在其运行的轨道上产生加速度。

力矩的元素和测量

力矩通常包含两个基本元素：力以及实时施加到特定物体上的距离。因此，力矩可以定义为力 (F) 和力臂 (d) 的乘积，力臂是力矩中心与作用线之间的垂直距离 (Abel et al. 2020)。力矩的测量过程可以使用牛顿米 (Nm) 的 SI 单位进行，该单位特别地为平行于旋转轴的力提供方向。该测量还遵循$\mathrm{ \Gamma = F \times d}$ 公式来描绘实时物体中的力矩。

结论

扭矩可以定义为测量实时移动物体的力的一种方式。另一方面，力矩是测量实时围绕特定轴线移动物体的趋势的方式。尽管两者相互依赖，但存在一些具体的差异，例如力矩相关的力和静力，这些差异可以在实时观察到。扭矩本质上通常是动态的，而力矩本质上是静态的。

常见问题

Q1. 力矩和扭矩之间有什么共同关系？

扭矩可以定义为测量物体内部转动力的量度，而当物体面对作用线时，力矩表现为从一个特定点到另一个特定点的垂直距离。因此，尽管存在差异，但扭矩和力矩在力作用线的旋转方面相互关联。

Q2. 扭矩是否有特定方向？

扭矩能够实时给出力的作用线，最终使我们能够测量到作用线的垂直距离。它最终允许扭矩实时地给出作用线的垂直方向和位置。

Q3. 当扭矩变为零时会发生什么？

当净扭矩完全变为零时，扭矩达到旋转平衡。此外，当净扭矩实时变为零时，它将无法获得角加速度。