扭矩與力矩的區別

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簡介

扭矩和力矩含義不同，兩者之間也有區別。扭矩是一種力乘以距離的形式。力矩是指力乘以物體上任意距離。力矩是由於旋轉力而產生的。兩者主要區別在於，扭矩是轉動力矩的度量，而力矩是垂直距離的度量。

扭矩定義

圖1：扭矩

扭矩不過是對物體力的測量。該力場有助於旋轉物體。物體的旋轉發生在其軸線內。它可以標記為支點 (O)。此處力命名為 (F)，r 是力臂的名稱（Physics, 2022）。

力臂主要指支點到力作用點的距離。此處扭矩可以透過公式表達，即$\mathrm{\Gamma = r \times F = rFsin(\Theta)}$。該公式還定義了扭矩是距離向量和力向量的叉積。這裡最重要的因素是扭矩引起角加速度。另一方面，扭矩可以稱為線性力的旋轉等效物。

力矩定義

圖2：力矩

物理學中的力矩主要指力的力矩。它是其趨勢的度量，它使物體圍繞特定點或軸線移動。此處力矩可以描述為力的旋轉效應。它與力的尺寸有關，並且位於垂直距離處。物理學中主要可以看到三種類型的力矩 (Merriam-webster, 2022)。

它們是極慣性矩、面積慣性矩和質量慣性矩。力矩的一個例子是開門。當透過作用在把手上的力開啟門時，就是一個力矩的例子。

扭矩和力矩的區別

序號	扭矩	力矩
1.	扭矩指的是扭曲和測量物體的轉動。	力矩是作用力與轉動點之間的垂直長度 (Askanydifference, 2022)。
2.	它主要指的是旋轉物體的力。	力矩是幫助物體移動的力。
3.	它是力矩相關的力。	它是靜力。
4.	扭矩本質上主要是動態的。	力矩本質上主要是靜態的。
5.	扭矩可以產生減速度或角加速度。	該領域的力矩無法做到這些。
6.	當物體內部發生旋轉時使用。	它是非旋轉運動。

表1：扭矩和力矩的區別

靜態扭矩和動態扭矩

靜態扭矩可以定義為無法即時產生角加速度的扭矩。當有人推著一扇關著的門並且施加了靜態扭矩時，儘管施加了很大的力，門也不會旋轉。例如，當有人以一定恆定速度騎腳踏車時，通常會施加靜態扭矩，因為他們沒有即時加速 (Memon et al. 2020)。簡而言之，如果扭矩能產生反作用力，則可以將其視為靜態扭矩。

另一方面，動態扭矩是一種能夠在即時執行時產生角加速度的扭矩。當有人駕駛一輛賽車開始加速時，它會根據當時產生的加速度相應地開始承載動態扭矩。在這種情況下，可以看出給定汽車的車輪在其執行的軌道上產生加速度。

力矩的元素和測量

力矩通常包含兩個基本元素：力以及即時施加到特定物體上的距離。因此，力矩可以定義為力 (F) 和力臂 (d) 的乘積，力臂是力矩中心與作用線之間的垂直距離 (Abel et al. 2020)。力矩的測量過程可以使用牛頓米 (Nm) 的 SI 單位進行，該單位特別地為平行於旋轉軸的力提供方向。該測量還遵循$\mathrm{ \Gamma = F \times d}$ 公式來描繪即時物體中的力矩。

結論

扭矩可以定義為測量即時移動物體的力的一種方式。另一方面，力矩是測量即時圍繞特定軸線移動物體的趨勢的方式。儘管兩者相互依賴，但存在一些具體的差異，例如力矩相關的力和靜力，這些差異可以在即時觀察到。扭矩本質上通常是動態的，而力矩本質上是靜態的。

常見問題

Q1. 力矩和扭矩之間有什麼共同關係？

扭矩可以定義為測量物體內部轉動力的量度，而當物體面對作用線時，力矩表現為從一個特定點到另一個特定點的垂直距離。因此，儘管存在差異，但扭矩和力矩在力作用線的旋轉方面相互關聯。

Q2. 扭矩是否有特定方向？

扭矩能夠即時給出力的作用線，最終使我們能夠測量到作用線的垂直距離。它最終允許扭矩即時地給出作用線的垂直方向和位置。

Q3. 當扭矩變為零時會發生什麼？

當淨扭矩完全變為零時，扭矩達到旋轉平衡。此外，當淨扭矩即時變為零時，它將無法獲得角加速度。