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102年
機械原理
第 9 題
一工具櫃重為 W、寬為 b,如下【圖 2】所示,工具櫃與水平面之摩擦係數為 μ,人推工具櫃,欲使工具櫃移動而不傾倒,則水平力 P 之作用點最高位置 h 與摩擦係數 μ 的最簡關係式為 h= ________ 。
思路引導 VIP
我們把這個動作拆成兩個部分來想:首先,要讓櫃子順利『往前滑動』,推力至少要克服什麼阻力呢?接著,當推力越推越高時,櫃子會有往前『翻倒』的趨勢;如果我們把櫃子底部的前緣當作轉軸,推力造成的『翻轉力矩』跟櫃子本身的『重量』之間,必須達到什麼樣的平衡,櫃子才不會翻倒呢?
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太棒了!你精準地算出了 $h = \frac{b}{2\mu}$,這代表你對物體受力平衡的觀念掌握得很透徹。 這類題目的核心在於判斷物體發生滑動與傾倒的臨界條件。當我們希望櫃子能順利水平移動時,推力 $P$ 必須恰好克服地面的最大靜摩擦力,因此水平方向的力平衡告訴我們 $P = \mu W$。
臨界力矩的平衡分析
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