Момент силы - это векторная физическая величина, которая связана с вращением и используется исключительно как одна из характеристик вращательного движения.

Формула и размерность

Скалярное значение момента определяется как произведение силы на плечо (радиус) вращения. Величина радиуса вращения равна расстоянию от центра вращения до точки приложения силы.

M = F*R, где F - сила, а  R - радиус (плечо) вращения

В Международной системе единиц СИ расстояние измеряется в метрах (м), а сила - в Ньютонах (Н), поэтому размерность момента - Ньютоно-метр (Н*м). Для удобства записи слишком больших или, наоборот, маленьких, значений момента часто применяются соответствующие приставки "кило", "мега", "мили" и т.п. Например, 1 кН*м - это 1000 Нм, а 1 МН*м - 1000000 Нм.

Иногда в технических текстах могут встречаться устаревшие обозначения, оперирующие такими понятиями как "килограм силы", используемым в качестве единицы измерения силы. Могут выглядеть как кгс или кГ, а момент обозначенной таким образом силы будет измеряться в Н*кг или Н*кгс. Гораздо реже можно встретить обозначение единицы измерения силы в динах из совсем уж древней системы СГС (Сантиметр Грамм Секунда). Соответственно единица измерения момента в такой системе будет выглядеть как дина*см.

Момент крутящий и вращающий

В зависимости от источника возникновения момент силы может иметь 2 смысловых понятия:

• вращающий момент;
• крутящий момент.

Оба понятия в общем употреблении могут считаться синонимами, поскольку являются, как правило, одной и той же величиной. Но вращающий момент - это величина, связанная с внешним приложением силы, то есть с источником силы, и возникает в точке или узле приложения силы, приводящей механизм в действие. Рассмотрим это на примере простейшей схемы такого механического взаимодействия, как закручивание гайки с помощью ключа. К самому ключу прикладывается сила, которая сообщает системе вращающий момент (момент вращения). И одновременно на закручиваемой гайке, как на ведомом элементе механизма возникает крутящий момент.

Что такое крутящий момент простыми словами на примере более сложного механизма, например, турбокомпрессора автомобиля, можно подробнее почитать на сайте https://centr-turbin.com. Турбокомпрессор используется для повышения кпд и мощности двигателя за счет использования энергии выхлопа автомобиля, которые поступают в турбину, приводя в движение ось турбокомпрессора, обеспечиваюший принудительный приток воздуха в камеру сгорания цилиндра двигателя. На схеме движение выхлопных газов в турбинной части показано красным цветом, а движение воздуха в компрессорной части - синим.

В этом случае вращающий момент придается механизму под действием выхлопных газов в турбинной его части. Одновременно с этим на оси турбокомпрессора возникает крутящий момент, который передает вращение на рабочее колесо компрессора, нагнетающее воздух в цилиндры двигателя.

Сила есть - ума не надо?

И еще немного о самом простом. Вернемся к тому же банальному закручиванию гайки. Чтобы быть закрученной, гайке нужно получить крутящий момент определенной величины. Причем независимо от прилагаемого для этого усилия. На схеме - длина рукоятки ключа 200 мм или 0,2 м. Чтобы закрутить гайку, взявшись за конец ключа, нужно передать ей крутящий момент, равный 100 Н * 0,2 м = 20 Н*м. Но взявшись закручивать гайку посередине рукоятки использовав половинное плечо в 100 мм, мы ей должны дать те же 20 Н*м, но при этом приложить вдвое больше силы:
200 Н * 0,1 м = 0,2 м

Именно поэтому на практике, для того, чтобы потратить меньше силы для получения одинакового результата, нужно использовать больший размер плеча. Будь это закручивание гайки или переворачивание тяжелого камня. Потому что момент - это физическая величина, характеризующая вращательное движение. Грубо говоря, момент - это и есть само вращение. А состоит вращение из двух компонентов: силы и плеча. Причем этим плечом может быть как длина рукоятки гаечного ключа, так и радиус турбинного колеса.

Источник: Антон Муха 24 октября 2019