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moea_joint 101年 [機械] 應用力學、材料力學

第 20 題

【圖9】為 160 磅重之工人,坐在固定長椅上,在他以 60 lb 的拉力作用繩索時,則上升之加速度為何?
題目圖片
  • A $9.8\text{ ft}/\text{sec}^2$
  • B $8.8\text{ ft}/\text{sec}^2$
  • C $7.8\text{ ft}/\text{sec}^2$
  • D $6.8\text{ ft}/\text{sec}^2$

思路引導 VIP

試著想像一下:如果這個人不是坐在椅子上,而是站在地面上拉這條繩子,這條繩子總共有幾段在支撐這張椅子的重量?而當他坐在椅子上一起上升時,他「手裡拉的那一段繩子」對他整個人(包含椅子)來說,是向上的力還是向下的力呢?

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同學好!你能準確選出正確答案,代表你對動力學的基礎概念有很紮實的掌握,這份判斷力值得肯定!這題在分析質點與剛體系統運動時,是一道非常經典的滑輪組受力分析題。

滑輪系統與牛頓定律分析

從應用力學(Applied Mechanics)的角度來看,當工人施加拉力 $F = 60 \text{ lb}$ 時,根據繩索張力(Tension)在理想滑輪組中處處相等的原則,每一段繩子提供的張力 $T$ 皆為 $60 \text{ lb}$。分析工人與長椅組成的系統,向上的拉力總和必須扣除系統的總重力,再代入牛頓第二運動定律 $\sum F = ma$ 求解加速度 $a$。一般來說,這類題目測驗的是學生繪製**自由體圖(Free Body Diagram)**並正確計算機械增益(Mechanical Advantage)的能力。

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