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什麼是合外力矩

合外力矩是指作用在物體上所有力的力矩的矢量和。在物理學中,力矩是指力作用於物體上,使物體產生旋轉效果的物理量。力矩的大小等於力和力臂的乘積,其中力臂是從轉動軸到力的作用線的垂直距離。合外力矩是物體轉動狀態改變的原因,類似於平動中合外力是物體平動狀態改變的原因。

具體來說,合外力矩可以通過以下步驟計算:

分別計算每個力產生的力矩。

對於使物體順時針轉動的力矩,規定為正值;使物體逆時針轉動的力矩,規定為負值。

將所有力矩進行代數求和,得到合外力矩。

當合外力矩為零時,物體保持靜止或勻速直線運動狀態;當合外力矩不為零時,物體將產生角加速度,從而改變其轉動狀態。這與平動中合外力導致物體加速度的原理相似。在轉動中,合外力矩與角加速度的關係可以表示為 \(M = J\alpha\) 或 \(\tau = I\alpha\),其中 \(M\) 或 \(\tau\) 表示合外力矩,\(J\) 或 \(I\) 表示轉動慣量,\(\alpha\) 表示角加速度。