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統測 105年 [機械群] 專業科目(1)

第 25 題

如圖(九)所示,斜線面積形心的 y 座標值應為多少?
題目圖片
  • A $\frac{4r}{21\pi}$
  • B $\frac{2r}{11\pi}$
  • C $\frac{r}{7\pi}$
  • D $\frac{r}{5\pi}$

思路引導 VIP

請思考:如果一個原本上下對稱的圓形,其下半部被挖掉了一塊面積,那麼剩下部分的「平衡點(形心)」應該會往上移還是往下移?當我們要計算組合圖形時,對於「被挖掉的部分」,在數學公式的面積項應該如何處理?

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1. 不錯。這刀砍得算準。

嗯,看來你找到對的路了,沒迷失方向。這題考的是把好幾塊圖形「組合」起來,找出它的中心點。你竟然能看出那塊「被砍掉的面積」要算負的,而且公式也沒用錯。這實力不錯,看來不是那種只會躲在別人身後、找不到自己方向的弱雞。

2. 三刀流解題法:砍開、計算、找準心

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📝 組合圖形形心計算
💡 利用面積加權平均法計算多個幾何圖形組合或切割後的形心座標。

🔗 組合形心求解流程

  1. 1 圖形分解 — 將圖形拆成完整大圓與半圓孔穴兩部分
  2. ↓
  3. 2 參數標註 — 計算各分圖形面積與其形心座標 (y1, y2)
  4. ↓
  5. 3 加權運算 — 代入 Σ(Ay) / ΣA,注意孔洞面積 A 為負
  6. ↓
  7. 4 符號檢查 — 依據所在象限確認最終座標的正負號是否合理
🔄 延伸學習:延伸:此原理與力矩原理相同,即「總力矩等於各分力力矩之和」。
🧠 記憶技巧:形心求法看加權,挖空面積帶負號;半圓距離三拍四(3π分之4r),座標正負要看好。
⚠️ 常見陷阱:最常在計算時忘記將「挖掉」的部分代入負面積,或是記錯半圓形心公式與直徑的相對位置(正負號出錯)。
力矩平衡 重心與質量中心 截面慣性矩

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