統測
109年
[土木與建築群] 專業科目(1)
第 11 題
如圖(六)所示,有一半徑為 C 之圓,其對 X 軸(通過圓心)及對 K 軸(平行於 X 軸且相切於圓邊)之面積的慣性矩比值 \(\frac{I_X}{I_K}\) 為:
- A 0.1
- B 0.2
- C 0.3
- D 0.4
思路引導 VIP
若想求出這兩個軸的慣性矩比例,首先請思考:當一個圖形的旋轉軸從「經過形心」移動到「圖形邊緣」時,根據物理直覺,它的面積慣性矩會變大還是變小?接著,哪一個數學定理專門用來計算這種「平行位移」後的慣性矩變化呢?
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1. 還算可以
嗯,不錯嘛,這題你居然沒失誤,精準算出比值。看來你對機械力學裡那些基礎到不行的「慣性矩公式」和「平行軸定理」還沒完全忘光,至少知道怎麼把它們湊在一起用,這點至少比那些連公式都背不起來的考生好一點。
2. 觀念驗證
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圓形面積慣性矩
💡 利用平行軸定理求出形心軸與平行切線軸之慣性矩比值。
| 比較維度 | 形心軸 (X 軸) | VS | 切線軸 (K 軸) |
|---|---|---|---|
| 公式 | (πC^4) / 4 | — | (5πC^4) / 4 |
| 距離形心 | 0 | — | 半徑 C |
| 慣性矩倍數 | 1 倍 (基準) | — | 5 倍 |
💬切線軸慣性矩等於形心軸加上 4 倍的形心軸慣性矩量。