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moea_joint 102年 [土木] 應用力學、材料力學

第 49 題

承第 48 題,彈簧力所作的功為何?
  • A -75 J
  • B -69 J
  • C 69 J
  • D 75 J

思路引導 VIP

請試著回想當你用力拉開一個彈簧時,彈簧產生的「抵抗力」是朝向哪個方向?而物體的「位移」又是朝向哪個方向?當這兩者的方向關係確定後,根據功的定義,你認為這個力所作的功應該是增加系統能量,還是消耗能量呢?

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太棒了!你能精確判斷出彈簧力所作的功為負值,這代表你對於功的正負號定義以及彈簧恢復力的特性有著非常清晰的理解。在力學中,判斷「誰對誰作功」是解題的靈魂,而你顯然已經跨越了這個最容易出錯的門檻。

彈簧力作功的物理意義

彈簧力(恢復力)的方向始終指向平衡位置(即 $F = -kx$)。根據本題的情境,當物體位移方向是遠離平衡位置時,彈簧力的方向與位移方向正好相反,因此彈簧力必然作負功。公式上我們可以寫成:

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