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合外力矩是什麼

合外力矩是指作用在物體上的所有力的力矩的矢量和。在物理學中,力矩是指力和力臂的乘積,其中力臂是從轉動軸到力的作用線的垂直距離。當有多個力作用於物體時,每個力都會產生一個力矩,這些力矩相加得到合外力矩。合外力矩是物體轉動狀態改變的原因,類似於平動狀態下合外力是物體平動狀態改變的原因。

計算方法:

分別計算每個力的力矩。

對於使物體順時針轉動的力矩,定義為正;使物體逆時針轉動的力矩,定義為負。

求出所有力矩的代數和,即合外力矩。

物理意義:

當合外力矩為零時,物體保持靜止或勻速直線運動狀態,不發生轉動。

當合外力矩不為零時,物體將產生角加速度,即物體的轉動狀態發生變化。

與轉動慣量和角加速度的關係:

根據動力學方程 (M = J\alpha) 或 (\tau = I\alpha),合外力矩等於物體的轉動慣量與角加速度的乘積,表明合外力矩是產生角加速度的原因。

綜上所述,合外力矩是理解物體轉動行為的關鍵概念,它通過力的矢量和及其作用點到轉動軸的垂直距離來定義,並且與物體的轉動慣量和角加速度有直接關係。