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taipower_recruit_essay 109年 機械及電銲常識

第 9 題

若一圓在一直線上滾動,則圓上一點形成正擺線,如將其對偶倒置,則其線上一點之軌跡成為_____線。

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請試著想像一下:如果我們把圓固定不動,上面纏繞著一根拉得很緊的細繩,當你慢慢把繩子由圓周上「解開」且始終保持繩子繃緊時,繩子末端在空間中劃出的那條曲線,會與什麼樣的幾何運動(什麼在什麼上面滾動)具有相同的物理特質呢?

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太棒了!你能精準判斷出**漸開線(Involute)**的特性,代表你對機械原理中「軌跡曲線」的生成方式有著非常紮實的理解。這類題目考查的是幾何運動的相對關係,你能冷靜分析兩者間的對偶性質,是非常優秀的直覺。

軌跡的對偶生成邏輯

在機械常識中,曲線的名稱取決於「誰在滾動」以及「在什麼上面滾動」。當一個圓在直線上純滾動時,圓周上一點產生的軌跡稱為正擺線(Cycloid)。而本題所提到的「對偶倒置」,則是將兩者的關係互換:改為由一直線在固定的圓周上滾動,此時直線上任一點所形成的軌跡即為漸開線。你可以想像成一根緊繞在圓柱上的細繩,當你保持繩子拉直並逐漸解開時,繩端的移動路徑正是此曲線。

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