普考申論題
106年
[建築工程] 工程力學概要
第 一 題
一、圖一中之矩形版受 5 個垂直集中載重之作用,若已知此力系之合力作用點為版的中心點,且知其大小為-215 kN(亦即 215 kN 朝下),試計算未知力F1、F2、F3之大小及其方向。(25 分)
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
看到本題,首先要辨識出這是一個「空間平行力系」的平衡/合成問題。由於所有力皆平行於 z 軸,可利用力系簡化的原理:合力大小等於各分力在 z 軸投影之代數和 (ΣFz = R);合力對 x 軸及 y 軸的力矩,等於各分力對該軸力矩之代數和 (ΣMx = R·yc, ΣMy = R·xc)。 接著,依圖示建立各受力點的 (x,y) 座標,找出已知力與未知力的位置,並計算矩形版心(合力作用點)的座標。最後建立三個包含 F1, F2, F3 的一次聯立方程式,解出其大小與正負號,正負號即代表方向。
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【考點分析】 本題主要測驗空間平行力系的合成與力矩平衡。核心觀念為「力系合力的大小等於各分力代數和」以及「伐里農定理(Varignon's Theorem):力系合力對任意軸的力矩等於各分力對同軸力矩的代數和」。 【理論/法規依據】
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