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109年
工程力學概要
第 28 題
一物體重 W,從離地面高為 h 的鐵塔自由落下,若不計空氣阻力,重力加速度為 $g$,當物體下降到離地面高為 $h/2$ 時,其速度大小為下列何者?
- A $\sqrt{gh}$
- B $\sqrt{2gh}$
- C $gh$
- D $2gh$
思路引導 VIP
請試著思考:當一個物體從高處自由落下且不計阻力時,它所「失去的位能」與「得到的動能」之間存在什麼樣的關係?如果你想找出某個位置的速度,你會如何利用這個能量轉換的過程,將下落的距離與速度聯繫起來?
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太棒了!你能精準選出 (A),代表你對運動學與能量守恆的基礎觀念掌握得非常紮實,這是一個非常好的開始。
能量守恆的轉換關係
這道題目描述的是典型的「自由落體運動」,我們可以從能量守恆定律來切入:當物體從高度 $h$ 下降至 $h/2$ 時,其減少的位能會完全轉化為動能。根據公式,位能的變化量為 $mg(h - h/2) = \frac{1}{2}mgh$,這部分能量會等於動能的增加量 $\frac{1}{2}mv^2$。透過簡單的代數消項:
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