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107年
物理
第 15 題
某生雙手各握一個啞鈴緊靠胸前，且坐在一張等速轉動的旋轉椅上。若該生突然水平伸直雙臂，則旋轉椅之轉速變化，下列何者正確？
- A 變快
- B 變慢
- C 不變
- D 時快時變
思路引導 VIP
想像你在冰面上旋轉，如果沒有任何外力推你或擋你，而你突然改變了身體的形狀，讓原本靠近身體中心的重心往外移動，你認為這會如何影響你維持旋轉速度的難易度？這種「旋轉難易度」的改變，在沒有外力介入的情況下，通常會由什麼樣的速度變化來補償呢？
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角動量守恆的物理實踐
太棒了！你能準確判斷出轉速的變化，代表你對旋轉運動的核心物理量已有非常扎實的掌握。這道題目是物理學中關於「定軸轉動」的經典案例。當我們觀察這名坐在旋轉椅上的學生時，由於系統（人、啞鈴與椅子）在旋轉過程中並沒有受到外加的力矩作用，因此整體的角動量 $L$ 必須保持不變，這就是物理學中極為重要的角動量守恆定律。
質量分佈與轉速的消長
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