什麼是力矩?
力矩通常又稱為扭矩,用來衡量一個力對某個支點或軸所產生的轉動效果。其計算方式是將力的大小,乘以從支點到該力作用線的垂直距離。本計算器採用物理學中標準的關係式 \(M = F \times d\),並以力矩的 SI 單位「牛頓‧公尺(\(\text{N}\cdot\text{m}\))」呈現結果。
如何使用本計算器
請輸入以牛頓(N)為單位的力,以及以公尺(m)為單位的垂直距離。所謂垂直距離,是指支點與力作用線之間的最短距離——如果力是以斜角施加的,這個距離不一定等於力臂的長度。按下計算,即可得到以 \(\text{N}\cdot\text{m}\) 表示的力矩。
公式說明
公式為 $$M = F \cdot d$$ 其中 \(M\) 為力矩(\(\text{N}\cdot\text{m}\)),\(F\) 為施加的力(N),\(d\) 為垂直距離(m)。力越大或力臂越長,都會使轉動效果增強。若力並非垂直作用,可改用 \(d = L \cdot \sin(\theta)\),其中 \(L\) 為實際距離,\(\theta\) 為力與力臂之間的夾角。
實例演算
假設你用 50 N 的力推動扳手,施力點距離螺栓的垂直距離為 0.3 m。則力矩為 $$M = 50 \times 0.3 = 15 \ \text{N}\cdot\text{m}$$ 這就是用來鬆開螺栓所施加的轉動力道。
常見問題
力矩(moment)和扭矩(torque)有什麼差別?兩者描述的是同一個物理量——力的轉動效果,單位同樣是 \(\text{N}\cdot\text{m}\)。「扭矩(torque)」在工程與旋轉機械領域較常用;「力矩(moment)」則在靜力學中較常見。
為什麼距離一定要是垂直的?只有與力臂垂直的力分量才會產生轉動。使用垂直距離能自動把這一點納入計算。
我可以使用其他單位嗎?可以,但務必保持單位一致。本工具預設使用牛頓與公尺,結果為 \(\text{N}\cdot\text{m}\)。英制中常見的替代單位則是磅‧呎(\(\text{lb}\cdot\text{ft}\))。