通过MCP连接 →

输入计算

数学公式

广告

结果

扭矩
50
牛·米 (N·m)
100 N
力臂长度 (r) 0.5 m
夹角 (θ) 90°

什么是扭矩?

扭矩(又称力矩)用来衡量一个力使物体绕支点或转轴旋转的强弱程度。它不仅取决于力的大小,还取决于力作用的位置和方向。力臂越长,或者力的方向越接近垂直于力臂,产生的扭矩就越大。在国际单位制(SI)中,扭矩的单位是牛·米(N·m)。

公式详解

本计算器采用 $$\tau = r \cdot F \cdot \sin(\theta)$$ 公式,其中 \(\tau\) 为扭矩,单位为牛·米(N·m);\(r\) 为支点到力作用点的距离,即力臂长度,单位为米(m);\(F\) 为所施加力的大小,单位为牛顿(N);\(\theta\) 为力的方向与力臂之间的夹角,单位为度。当力与力臂垂直时(\(\theta = 90°\)),\(\sin(\theta) = 1\),此时扭矩达到最大值。而当力沿着力臂方向(\(\theta = 0°\) 或 \(180°\))时,则完全不会产生旋转效果。

将力分解为垂直和平行于力臂两个分量的示意图
只有垂直于力臂的力分量 \(F\cdot\sin(\theta)\) 才会产生力矩。
示意图展示扳手转动螺栓,并标注了力、力臂和夹角
力矩取决于力 \(F\)、力臂长度 \(r\) 以及它们之间的夹角 \(\theta\)。

使用方法

依次输入所施加的力、力臂长度以及两者之间的夹角,即可读取以牛·米为单位的扭矩值。例如,要计算一把 0.5 m 的扳手在 90° 角下受到 100 N 力时产生的扭矩,结果就是 $$0.5 \times 100 \times \sin(90°) = 50 \ \text{N}\cdot\text{m}$$。

实例演算

假设你在距离合页 0.8 m 处、以 60° 的角度用 200 N 的力推门把手。$$\text{扭矩} = 0.8 \times 200 \times \sin(60°) = 160 \times 0.8660 \approx 138.56 \ \text{N}\cdot\text{m}$$。如果改为垂直方向(90°)推门,则可获得完整的 160 N·m 扭矩。

常见问题

本计算器使用什么单位?力用牛顿(N),长度用米(m),角度用度,最终得到的扭矩单位为牛·米(N·m)。

为什么夹角会影响结果?只有垂直于力臂的那部分力才能产生旋转作用。公式中的 \(\sin(\theta)\) 项正是用来提取这一垂直分量的。

当夹角为 90° 时会怎样?此时 \(\sin(90°) = 1\),扭矩简化为 \(r \times F\)——这是该力与力臂所能产生的最大扭矩。

最后更新: