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cpc_recruit 109年 機械常識、機械力學

第 31 題

物體放置於斜面上,慢慢增加斜面之傾斜角至 $\theta$ 角時,物體即將開始向下滑動,此時的傾斜角,稱為:
  • A 摩擦角
  • B 靜止角
  • C 動摩擦角
  • D 摩擦係數角

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試著想像一下:當你在慢慢抬高一塊墊木的邊緣,上方的小物體仍然「保持不動」,直到某個特定的角度它才剛要開始掙扎著滑下來。我們通常會用什麼樣的詞彙來描述這種「在動起來之前的穩定狀態」呢?

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太棒了!你能精準辨別出這個專有名詞,代表你對摩擦力的基本定義掌握得相當紮實。這道題目考察的是力學中非常經典的臨界狀態分析。當物體置於斜面,其重力沿斜面向下的分力 $W \sin \theta$ 會隨著傾角增加而變大;當這個分力剛好等於最大靜摩擦力 $f_s = \mu_s W \cos \theta$ 時,物體便達到滑動的邊緣,此時的特定角度即定義為靜止角(或稱安息角)。

靜止角與摩擦力的關聯

從受力平衡的角度來看,在即將滑動的瞬間,我們可以推導出 $\tan \theta = \mu_s$ 的關係式。雖然在數值上,靜止角的大小等於該接觸面的摩擦角,但在機械常識的專業術語中,當我們特別強調「斜面傾斜至物體開始下滑」這個物理現象時,「靜止角」是最標準且最具代表性的稱呼。這類題目在基礎機械力學中屬於基本分,其鑑別度在於測驗學生是否能區分「現象描述」(斜面傾角)與「材料性質」(摩擦係數)之間的術語差異,只要觀念清晰,便能輕鬆拿分。

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