扭矩 力矩、转矩、牛米、N·m
让物体绕轴转起来的作用,等于力乘以力臂,车子有没有劲主要看它。
扭矩是让物体绕某个轴转动的本领,也叫力矩或转矩。它等于施加的力乘以力臂,力臂就是从转轴到力作用线的垂直距离。同样大的力,作用点离轴越远,产生的扭矩越大——这就是为什么长扳手拧螺丝更省劲。国际单位是牛·米(N·m)。
在开车这件事上,扭矩决定了「有没有劲」,也就是起步、爬坡、加速时的推背感;而功率决定「能跑多快」。两者关系是功率等于扭矩乘以角速度,同样功率下转速越低扭矩越大。
常见误区有两个:一是把扭矩和功率混为一谈,其实高扭矩不等于高功率;二是牛·米看着像「牛顿乘米」的能量单位焦耳,但物理意义完全不同——焦耳是力和位移方向一致时做的功,扭矩是力和力臂方向垂直,习惯上不写成焦耳以示区分。
关于扭矩的常见问答
扭矩大就是马力大吗?不一定。扭矩是「劲」,马力(功率)是「劲乘转速」。低速大扭矩的车起步猛、爬坡稳,但如果转速上不去,最高功率和极速未必高。
为什么长扳手更省力?因为扭矩等于力乘力臂。扳手越长,力臂越大,同样的手劲能产生更大的扭矩,拧动螺丝就更轻松。这也是省力杠杆的道理。
牛·米和焦耳数值一样,为什么不通用?量纲上确实都是牛顿乘米,但焦耳描述力沿位移方向做的功,扭矩描述力绕轴的转动效果,两者方向关系不同、物理意义不同,所以扭矩坚持写牛·米而不写焦耳。