力偶 是什么

大小相等、方向相反的两个力并排隔开。上面的力朝右，下面的力朝左，把两个力加大，它们总是一样地变大。方向相反，按向量相加总是恰好为 0。合力是 0，所以并不把物体往任何方向拖走，可是像中间的弯箭那样，想转动的效果却清清楚楚地活着。这就是力偶的核心。力的和是 0，力矩却不是 0，也就是没有平移、只有转动的纯转动效果，这样一组力。

为什么是纯转动。和单个力一比就清楚，用按钮在两者之间切换，差别就出来。作用在物体中心外面的单个力，一边推着物体走，一边又转它，平移和转动混在一起。力偶的合力是 0，所以根本动不了中心。剩下的只有转动，原地打转的纯自旋。花样滑冰选手用两臂做出的转动，螺丝刀拧螺丝时手指给的力，都接近力偶。想转却不想搬走的时候，用的就是力偶。

力偶有普通力矩没有的特别性质。力矩的大小不管转轴取在哪里都一样，单个力的力矩随测量的基准点而变，力偶却不变。拖动基准点来看，点在两个力之间也好，在外面也好，离得很远也好，力偶的力矩总是 F 乘上两个力之间的距离，保持一定。一个力离基准变远，力矩变大，另一个靠近，力矩变小，两处变化正好抵消。所以力偶的力矩是不绑在作用位置上的自由矢量，只是有大小和方向的转动效果。

力偶的大小很单纯。一个力的大小乘上两个力之间的垂直距离，就是 M = F d，要紧的是这段距离是成对的两个力的间隔，不是单个力到某个点的距离。用两个滑块改变力和间隔，加大力也好，把两个力分得更开也好，力偶同样变大。所以力虽小，分得够开也能转出大的转动效果，大扳手的两个把手从两侧反向握住来拧，比单手推要省力，道理在这里。单位和力矩一样是 N·m，符号同样约定逆时针为正、顺时针为负。

最后有一个很有用的手法。想把一个力平行地搬到作用线以外的另一个位置，只搬的话转动效果就变了，所以要附上一个力偶来补上搬走的那一份。这样和原来的力效果完全一样，这叫做力-力偶系。拖动搬动力的距离，搬到新位置的力还是原来的力，旁边跟着一个大小为 M = F e 的力偶。复杂的载荷可以改写成一点上的一个力加上一个力偶，刚体分析里因此经常用它。