功率與扭矩的關係？

01-29

新人，物理比較渣。看了點汽車知識，有點東西不太了解，望解惑。
普通十萬家轎，1.5L左右的排量，一般馬力都在120PS左右，最大扭矩在150牛·米左右。根據物理公式，1馬力=75千克力·米/秒，1千克力=9.8牛，故1馬力=735牛·米/秒。
所以對功率與扭矩關係有些疑惑，1馬力1秒可以輸出735牛·米，那120馬力=88200牛·米/秒，這輛車的最大扭矩才150牛·米，為什麼差距這麼大？還是我理解的有問題？輸出的功率與扭矩有什麼關係呢？

目前為止多數答主沒有正面回答問題，你們用通俗的類比給題主解釋了功率和扭矩的關係，但是並沒有解答題主在推導中遇到的疑惑。@范小貓同學看出了要害，但並沒有說透徹。

答主疑惑：

普通十萬家轎，1.5L左右的排量，一般馬力都在120PS左右，最大扭矩在150牛·米左右。根據物理公式，1馬力=75千克力·米/秒，1千克力=9.8牛，故1馬力=735牛·米/秒。
所以對功率與扭矩關係有些疑惑，1馬力1秒可以輸出735牛·米，那120馬力=88200牛·米/秒，這輛車的最大扭矩才150牛·米，為什麼差距這麼大？

直到120馬力 = 88200牛米/秒這裡都對，但是用這個88200牛米和最大扭矩的150牛米比較就錯了，嚴格來說叫「沒有物理意義」。因為雖然單位都是「牛頓米」，但前者說的是「功」，後者說的是「力矩」。

雖然在單位方面，表示焦耳為牛頓·米是正確的，為了避免與力矩單位發生混淆，通常不鼓勵這種用法。力矩與能量的物理意義完全不同。

（來自百度百科「焦耳」詞條）

功率和扭矩的正確推導如下：

功率 = 力 * 速度，即P = F * V （公式1）
扭矩 = 扭力 * 作用半徑，即T = F * R，即F = T / R （公式2）

設發動機每分鐘轉速為n：
線速度 = 2π * 作用半徑 * 每秒轉速 = 2π * 作用半徑 * 每分轉速 / 60，即V = 2πR * n / 60 （公式3）

將公式2、3代入公式1：P = F * V = （T / R） * （2πR * n / 60） = T * n * π / 30
這裡P的單位是瓦特——W，T的單位是牛頓米——Nm，n的單位是轉/分鐘——rpm。

民用汽車發動機的常用功率單位是千瓦kW，換算一下就是：P = T * n * π / 30000，π 取3.1415926，得：P = T * n / 9549.29674，近似為 P = T * n / 9550。

選取1.5自吸里賣的最火的別克英朗作為參考，將峰值功率84kW，6000rpm帶入公式算出這時的扭矩約為134Nm，考慮到這款發動機的峰值扭矩為143Nm且在4400rpm出現，再加上扭矩衰減，計算結果可信，驗證完成。

（發動機數據來自汽車之家）

題主蠻有意思，如果說物理比較渣，就先拋開提問中的那麼多數據吧。

我們通過一種比喻，來看感性的認識一下吧，可能這樣的理解方式適合題主。

【扭矩】就是你有多大力氣

【轉速】就是你有多努力

【功率】就是你到底幹了多少活

按照這個思路題主可能會明白很多。可以想像一下，一個人力氣很大，但是很懶一天都不想推幾下，那麼一天下來他也推多遠。另一個力氣很小，但是每天很努力推很多下，最終一天下來可能跟那個力氣大的是差不多的效果。

這兩個例子就像是公交車大貨車的低轉速發動機和86BRZ那種高轉速發動機的性格區別。前者是我就不要轉很快反正我勁兒已經夠用了，我也不要跑很快反正能動就行了，難道還天天聽那銷魂聲浪不成；後者就是我要輕一點小一點歡快一點，我力氣不大但是我很努力喲，我一秒可以推好多下的哦，爽到你不要不要的。

So，題主就這樣大致理解吧，我猜再講深了（轉速區間的識別與特性）題主可能更懵圈了。總之，記住轉速是關鍵，這是決定一切的，沒有轉速（根本不幹活睡覺去了）那麼一切都是零。

（別只看「最大xx」，沒看它們對應的轉速可能跟本就不在一個區域）

扭矩就是一個鏟子的大小

轉速就是你一分鐘能揮動鏟子多少下

功率就是最終一分鐘你鏟了多少土

鏟子大，一般來說你揮動鏟子的頻率就會低

鏟子小，一般來說你揮動鏟子的頻率就會高

這就是出力取向的不同了。

變速箱，傳動軸，輪胎還有損耗呢。

功率決定極速，扭矩決定加速。

物理書上就這麼說的。

功率 = 扭矩 * 轉速

我看了這道題發現，題主的物理確實不好。

簡單的推翻一下，你看到的家用車數據是扭矩，N·m。而你計算出來的是功率，N·m/s。這倆單位都不同怎麼可以比較呢。

扭矩決定加速快慢。

功率決定最大速度

功率乘以時間等於功，功在不同情況下有不同的單位（比如還有電子伏特，焦耳），牛頓米是最常見的之一。功的一般物理意義是力在位移方向上的分量與位移的乘積。

而扭矩單位也是牛頓米，但物理意義指的是力在力臂垂直方向上的分量與力臂大小乘積，參考槓桿。

題主需要明白功是標量，而力矩是矢量，雖然單位一樣，但是不同的物理量根本不能拿來對比。

功率 = 扭矩 * 轉速

全部用基本單位，功率用瓦；扭矩用牛·米；轉速用弧度/秒

千瓦，馬力，rpm等單位都要經過換算才能帶入以上公式

最簡單的回答扭矩影響提速功率影響時速！