普考申論題
106年
[水利工程] 流體力學概要
第 四 題
四、田園灑水器擺置地面上，如圖三所示，給定出流速度V = 10 m/sec，角度為水平向上30°。出水口直徑 50 mm，距離地面高度 3 m。計算作用在 A 點的力矩為多少？（20 分）
📝 此題為申論題
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看到流體噴射造成機構旋轉或受力矩的問題，必須使用「雷諾傳輸定理」推導出來的「角動量方程式」。解題步驟：先算流量 (Q) 與質量流率 (m-dot)，再算動量通量 (m-dot * V)。接著，觀察出流速度對支點 A 產生的力臂為何？因為出水點在 A 的正上方 3 m，所以只有速度的「水平分量」會對 A 產生力矩，垂直分量因作用線通過 A 點故不產生力矩。最後得出反推力矩的大小。
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【考點分析】 動量方程式 (Momentum Equation)、角動量方程式 (Angular Momentum Equation)、控制體積 (Control Volume) 之運用、流體噴射反作用力矩。 【理論/法規依據】
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