Les unités de couple, comme vous l'avez dit, sont les Newton-mètres. Bien qu'il s'agisse algébriquement des mêmes unités que les joules, les joules ne sont généralement pas des unités appropriées pour le couple.

Pourquoi pas? La réponse simple est que

$$ W = \ vec F \ cdot \ vec d $$

où $ W $ est le travail effectué, $ \ vec F $ est la force , $ \ vec d $ est le déplacement, et $ \ cdot $ indique le produit scalaire . Cependant, le couple, en revanche, est défini comme le produit croisé de $ \ vec r $ et $ \ vec F $ où $ \ vec r $ est le rayon et $ \ vec F $ est le Obliger. Essentiellement, les produits scalaires renvoient des scalaires et des vecteurs de retour des produits croisés.

Si vous pensez que le couple est mesuré en Joules, vous pourriez être confus et penser que c'est de l'énergie, mais ce n'est pas de l'énergie. C'est une analogie rotationnelle d'une force.

Selon les connaissances de mes professeurs et anciens professeurs, les professionnels travaillant avec cela préfèrent que les unités de couple restent $ N \ m $ (Newton mètres) pour noter la distinction entre couple et énergie.

Fait amusant: les unités alternatives de couple sont les joules / radian, mais pas très utilisées.

Le couple est une force à une distance. Le travail, c'est forcer sur une distance. Mêmes dimensions d'unité, mesures différentes.

La raison pour laquelle nous distinguons les deux est que le couple est une quantité vectorielle, où l'énergie est une quantité scalaire. Ainsi, alors que nous attribuons à l'amplitude du couple les mêmes unités que l'énergie, il existe en fait des informations supplémentaires qui nous indiquent la direction dans laquelle le couple est appliqué.

MISE À JOUR: Comme dmckee l'a souligné dans les commentaires, pour être parfaitement corrigé, le couple est un pseudovecteur, ce qui équivaut à un bivecteur mathématique en trois dimensions. Cela le distingue d'un véritable vecteur polaire. La distinction est importante puisque la dimension du pseudo-vecteur est n-1 au lieu de n. Ceci est important sur le plan conceptuel car il est essentiel à notre compréhension des forces conservatrices et des forces centrales, et plus particulièrement de la conservation du moment cinétique.

En particulier, la conservation du moment cinétique implique que le mouvement sous les forces centrales sera toujours confiné à un plan.

Oui, le couple a des unités de joules en SI. Mais il est plus précis et moins trompeur de l'appeler joules par radian.

Prenons le cas simple d'une seule force agissant perpendiculairement au vecteur de position (référence): $$ \ tau = rF $$ Pour extraire l'énergie de cette équation, considérons un changement infinitésimal de l'énergie (rotationnelle) $ dE $: $$ dE = \ tau \, d \ theta = rF \, d \ theta, $$ ou $$ \ tau = \ frac {dE} {d \ theta}. $$ A partir de cette équation, on peut interpréter le couple comme la quantité d'énergie de rotation gagnée par radian de rotation. En d'autres termes, joules par radian en unités SI. Mais, comme on considère généralement les radians comme sans unité, cela «se simplifie» à juste joules.

Joule et Newton mètre sont deux unités algébriquement identiques; vous pourriez dire que ce sont deux noms pour la même unité. Ce n'est pas le seul exemple: Ohms est une unité de résistance, tandis que "ohms par carré" est une unité algébriquement identique de résistance de feuille. Hertz est une unité de fréquence, becquerel est une unité de fréquence dans le contexte de la radioactivité. Dans les unités gaussiennes, il existe un exemple charmant de cinq unités algébriquement identiques.

Pourquoi les gens utilisent-ils des noms différents pour la même unité? Juste la simple raison: cela facilite la communication et évite les malentendus. Si je marmonne quelque chose et que je montre du doigt et que je dis "50 newton mètres", vous pouvez être à peu près sûr que je parle d'un couple; si je dis "50 joules", vous pouvez être sûr que je parle d'une énergie. Par conséquent, avoir ces différents termes permet de réduire la fréquence des erreurs de communication (bien que dans une mesure limitée).

Le fait que le couple et l'énergie aient des unités algébriquement identiques ne signifie pas que le couple et l'énergie sont les mêmes; en fait, cela ne veut rien dire du tout. Le couple et l'énergie sont des concepts complètement différents qui se trouvent avoir des unités algébriquement identiques. (Eh bien, je suppose que le couple et l'énergie sont connectés de différentes manières, tout comme deux quantités choisies au hasard en mécanique classique sont connectées de différentes manières.)

Le couple peut être mesuré en joules par radian. Le couple par angle donne de l'énergie.

Le rayon est généralement mesuré en [m], mais pour le mouvement de rotation, son unité est différente de la longueur, à savoir [m / rad]. Par conséquent, l'unité de couple est [Nm / rad]. L'angle des temps de couple apparaîtra sous forme d'énergie. Je ne sais pas pourquoi les radians sont omis, ce qui crée de la confusion pour la population compréhensive.

$$ W = τ \, θ \ Rightarrow τ = W / θ $$ Les unités de τ doivent donc être Joule / Radian.Dans le SI, comme le radian est sans dimension, les unités sont identiques sur le plan dimensionnel, mais ce sont des unités techniquement différentes.

Un joule est défini comme une quantité spécifique d'énergie ou de travail effectué. Le couple n'est ni l'un ni l'autre, donc même si les unités sont les mêmes, le sens de joule ne peut pas être appliqué dans le cas du couple.

Il n'est pas rare que des unités d'une entité physique différente soient utilisées pour mesurer une entité physique associée. par exemple. la distance est généralement mesurée en mètres; mais il est également mesuré en années-lumière qui est la distance parcourue par la lumière en un an. L'important est qu'il devrait y avoir un moyen cohérent de convertir une unité en une autre.

Quelqu'un a souligné que Torque est un vecteur (défini comme un produit croisé) tandis que Work est un scalaire (défini comme un point produit). Cependant, cela ne peut pas être «la (seule) raison» pour différentes unités. Les unités sont définies pour "la grandeur d'un vecteur", qui en soi est un scalaire. Donc, la raison pour laquelle vous ne pouvez pas utiliser Joules pour le couple est qu'il n'y a pas de moyen cohérent de convertir les Newton-mètres en Joules et vice versa.

Il existe 2 types d'unités à savoir., La base / élémentaire unités de masse, de distance et de temps et les unités composées / dérivées telles que Newton, Joule, etc. pour le phénomène physique qui sont dérivées des unités de base.

Donc, 1 Newton est la quantité de Force nécessaire pour augmenter le vitesse de 1 Kg de masse ponctuelle de 1 m / s en 1 s, dans le sens du changement de vitesse. 1 Joule est la quantité de travail effectuée lorsqu'une force de 1 Newton déplace une masse ponctuelle d'une distance de 1 m.

Pour qu'une unité de Joule soit utilisée pour une unité de couple, vous auriez besoin d'une unité du couple pour toujours effectuer 1 Joule de travail, ce qui n'est pas vrai.