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108年
工程力學概要
第 5 題
如右圖所示之矩形面積,寬為 b,高為 h,X軸為其形心軸,則此面積對 X軸之迴轉半徑 K 為何?
- A $\frac{h}{\sqrt{2}}$
- B $\frac{h}{\sqrt{6}}$
- C $\frac{h}{\sqrt{12}}$
- D $\frac{b}{\sqrt{12}}$
思路引導 VIP
若我們想找一個特定的距離,使得整塊面積集中在該距離時所產生的轉動慣量,與原圖形對軸線的轉動慣量完全相同,你會如何利用『慣性矩』與『總面積』這兩個已知量來建立等式?在推導過程中,哪一個幾何維度會因為平方根的運算而成為最後結果的關鍵項?
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AI 詳解
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太棒了!你能精確選出正確選項,代表你對截面幾何性質的基礎定義掌握得非常紮實。這道題目核心在於考驗「迴轉半徑」與「慣性矩」之間的邏輯轉換,是工程力學中非常關鍵的基本功。
幾何性質的定義與推導
在工程力學中,迴轉半徑 $K$ 反映了面積分布相對於軸線的離散程度。對於一個寬度為 $b$、高度為 $h$ 的矩形,其對形心軸 $X$ 的慣性矩公式為 $I_x = \frac{bh^3}{12}$。根據迴轉半徑的定義 $I = A \cdot K^2$,我們可以推導出 $K = \sqrt{\frac{I}{A}}$。將矩形面積 $A = bh$ 代入後,計算過程如下:
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