对于力与运动关系的问题，亚里士多德最早认为“力是物体运动的原因”，后来伽利略对此表示反对，他认为“力是使物体运动状态发生改变的原因”。伽利略的这个表述被很多人奉为经典，直到现在仍然被很多人认为是一个真理。需要特别强调的是，伽利略这句话里所指的物体的“运动状态”是“平动”，也称平移，其定义是：“运动物体上任意两点所连成的直线，在整个运动过程中，始终保持平行。”但是，物体的基本运动形式除了平动其实还包括“转动”，其定义为：“运动物体上除转轴外的其他各点，都绕同一转轴做大小不同的圆周运动。”那么，伽利略这句经典表述除了可以应用于平动，是否也适用于转动的运动形式呢？要很好地回答这个问题，我们首先需要来看一个例子，比如：“开门和关门”是我们在日常生活中常有的行为，如果我们想要打开或者关上一扇门，就必须使静止的门发生转动。这时，如果我们沿着门平面的方向施加一个推力或者拉力，如图3.1 所示，那无论这个力有多大，我们都无法使门发生哪怕一丁点转动。相反，只要我们不沿着门平面的方向施加一个力，就可以轻松地使门发生转动了。而且施力点离门转轴的距离（也就是“力臂”）越大，门就越容易转动，其道理就像我们在“杠杆定理”中体会到的那样：“力臂越大，力越小。”这个“开关门”的实验结果清楚地表明：使物体转动状态发生改变的根本就不是力，而是一个取决于力和力到门轴距离（力臂）的“综合作用”。其实，这个“综合作用”就是力F 和力臂d 的乘积，它属于一个新的物理量——“力矩”，用物理符号M 来表示，其数学表达式为：
在开关门实验中，我们可以看到：无论作用力F 有多大，只要作用力的方向与门轴的距离为零，作用力的力矩M 就为零，门也将不会发生任何转动状态的改变。这说明：力（F）虽然能使物体的平动状态发生改变，但却不一定能使物体的转动状态发生改变。我们可以说：使物体转动状态发生改变的是力矩（M），或者也可以说：“在转动中，力矩才是物体转动状态发生改变的根本原因。”由此看来，伽利略那句被一直认为是“真理”的表述其实也并不那么完美，应该修正为“力是使物体平动状态发生改变的原因”。(www.xing528.com)
图3.1 力矩是物体转动状态改变的原因
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