普考申論題
109年
[建築工程] 工程力學概要
第 一 題
一、如圖示，兩平行桿件AD與BC長度均為250 mm，且與鉛錘方向夾角為θ=30°，水平桿件AB長度為500 mm於中點懸掛一物體重135 N，桿件不計重量且端點均為鉸接，求平衡時所需之水平拉力為何？（25分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
看到本題，首先要辨別這是一個靜力平衡的機構問題。觀察桿件特徵，AD與BC兩端均為鉸接且不計自重，且中間無外力作用（外力P與反力均作用於端點），因此AD與BC均為二力構件（Two-force members），其受力方向必定沿著桿件軸線方向。接著，有兩種常見切入方法：第一種是「靜力平衡法」，將桿件AB分離出自由體圖（FBD），列出水平、垂直的力平衡與力矩平衡方程式求解；第二種是「虛功原理（Principle of Virtual Work）」，由於此機構為一平行連桿機構（單一自由度），給定一個微小角位移δθ，直接計算外力P與重物135N所作的虛功總和為零即可迅速得出答案。建議在實戰中若時間允許，可使用虛功原理快速作答並輔以靜力平衡檢查。