第 一 題

面對此類連桿機構靜力平衡問題，首先應辨識出無重量的連桿 BC 為「二力構件 (Two-force member)」，其受力方向必沿著兩端點連線。接著，分別用文字或草圖詳細定義活塞 C 與搖桿 AB 的自由體圖 (FBD)。解題時，先利用活塞的水平力平衡 (\Sigma F_x=0) 找出連桿的軸向受力，再利用搖桿繞支點 A 的力矩平衡 (\Sigma M_A=0)，將力分解計算力臂，即可推導出 M 與 F 的關係式。

面對連桿機構的靜平衡問題，若指定使用「虛功原理法」，應優先尋找系統的「廣義座標」（此題為角度 $\theta$）。接著寫出受力點（滑塊C）的位置與廣義座標的幾何關係式，對其微分求得虛位移。最後，分析所有主動外力與力矩所作的虛功總和為零（$\delta U = 0$），即可迅速解出力與力矩的平衡關係，此法之優勢在於可完全略去鉸鏈處的內力與反力計算。