高考申論題
108年
[機械工程] 工程力學(包括靜力學、動力學與材料力學)
第 一 題
一、一煞車桿用來停止一受到扭矩(couple moment)M0 = 360 N.m 而轉動之飛輪。若煞車桿與飛輪之間的靜摩擦係數(coefficient of static friction)μs = 0.6,試求所需施加之最小力量 P。(20 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剛體靜力平衡與乾摩擦(臨界滑動)的綜合題型。解題思維應該分成兩個部分:首先從「飛輪」著手,飛輪受到已知扭矩,要維持或停止轉動,必須依靠煞車桿施加在飛輪上的摩擦力來產生抵抗力矩,由此可求出臨界狀態下的摩擦力。接著,利用摩擦力與正向力的關係式(求最小力P代表即將滑動),算出B點所需的正向力。最後,針對「煞車桿」畫出自由體圖,以支點C取力矩平衡,即可求出未知的力量P。注意圖面上的幾何尺寸(力臂)以及摩擦力的方向判斷。
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【考點分析】 本題主要測驗考生對於剛體靜力平衡(力矩平衡方程式)、乾摩擦定律(最大靜摩擦力與臨界滑動條件)以及分離自由體圖(Free Body Diagram, FBD)的繪製與應用能力。 【理論/法規依據】
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