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力矩的公式

发布日期:2025-04-11

力矩(Moment of force)在物理学里是指作用力使物体绕着转动轴或支点转动的趋向,计算公式有两种常见形式:

平面问题中力矩的计算公式

当力FF作用在刚体上,且力的作用线与转轴垂直时,力矩MM(也常用τ\tau表示)等于力的大小FF与力臂rr的乘积,即:
M=F×rM = F\times r
其中,MM表示力矩,单位是牛顿·米(NmN\cdot m) ;FF是作用力的大小,单位为牛顿(NN);rr为力臂,是从转动轴到力的作用线的垂直距离,单位是米(mm)。

更普遍的三维空间中力矩的矢量计算公式

在三维空间里,力矩是一个矢量,它等于位置矢量r\vec{r}

与力矢量F\vec{F}

的叉积,表达式为:
M=r×F\vec{M} = \vec{r} \times \vec{F}

=r

×F


这里M\vec{M}

是力矩矢量;r\vec{r}

是从转动轴到力的作用点的位置矢量;F\vec{F}

是作用力矢量。其大小可以通过 M=rFsinθ|\vec{M}| = |\vec{r}||\vec{F}|\sin\theta

=r

∣∣F

sinθ 计算,其中θ\thetar\vec{r}

F\vec{F}

之间的夹角。矢量形式的力矩不仅包含大小信息,还能通过右手螺旋定则确定其方向 。

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