问题

如何区分弯矩和扭矩?

回答
很多人在聊起力学的时候,会把“弯矩”和“扭矩”这两个词儿混在一起,觉得它们好像是差不多的东西,都是在让物体转动。但其实,它们俩虽然都跟“转”有关,在描述的物理现象和受力情况上,是有很大区别的。

咱们先说说弯矩。你可以想象一根架在地上的木棍,我们只在木棍的顶端,垂直于木棍的方向,给它一个力。比如说,你用手扶着木棍,然后往旁边推它。这个时候,这个力作用在木棍的顶端,而木棍的另一头(固定端)是不动的,它被牢牢地“埋”在地下或者固定住了。

在这个过程中,木棍的顶端受到了一个力,这个力试图让木棍绕着那个固定的根部发生一个“弯曲”的动作。这个让木棍弯曲的“劲儿”,就是我们说的弯矩。

你也可以这样想,想象一下你手里拿着一支笔,笔的一头固定在桌面上,另一头你可以用手指去推或者拉。当你用一个力去推笔的自由端,让它弯曲的时候,这个力相对于那个被固定的点,就会产生一个弯矩。这个弯矩的作用,就是让木棍或者笔发生形变,也就是弯曲。

重点来了,弯矩关注的是一个力(或者力系)作用在一个构件上,让这个构件绕着某个轴发生弯曲。这个力通常是垂直于构件的某个方向施加的,并且会引起构件内部的应力分布不均匀,比如受拉和受压的区域会同时存在。

那么,扭矩又是怎么回事呢? 扭矩跟弯矩有点不一样。我们还是拿那根木棍来举例子。这次,不是往旁边推它,而是想象你抓着木棍的顶端,然后使劲儿去拧它,就像拧瓶盖一样。你用一只手固定住木棍的根部,然后另一只手握着顶端,用力去转动。

在这个拧的过程中,你施加的力是沿着跟木棍旋转轴相垂直的方向,但这些力是分布在木棍的某个截面上的,并且是绕着木棍的轴线产生的。你使劲儿拧,就是想让木棍发生扭转。

再举个更贴切的例子,你开车的时候,踩下油门,发动机里面发出的动力,通过传动轴,最终是让车轮产生旋转。这个让车轮旋转的“劲儿”,就是扭矩。它是在一个轴上,让这个轴发生旋转的力偶。

所以,扭矩关注的是一个力偶(或者力系),它作用在一个轴上,让这个轴发生旋转。这个力通常是作用在垂直于轴线的平面内,并且是绕着轴线产生的。扭矩会让物体在横截面上产生剪应力。

总结一下,虽然它们都能让物体“转”起来,但弯矩更多地是让物体发生弯曲,通常是由于一个集中力或分布力作用在构件的某个位置,绕着一个固定点产生的。而扭矩则是让物体发生扭转,是作用在轴上,绕着轴线产生的力偶。它们在受力方式、产生的形变以及内部应力分布上,都有本质的区别。

网友意见

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打篮球不?后仰和转身你分不开吗?

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