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110年
機械常識、機械力學
第 41 題
一材料兩端固定，當溫度降低時，所產生之熱應力爲何？
- A 拉應力
- B 壓應力
- C 彎曲應力
- D 剪應力
思路引導 VIP
請試著想像一下：如果現在有一根橡皮筋正在變冷並試圖縮短，但你的雙手緊緊抓著它的兩端，強迫它維持在原本的長度、不准縮短。這時候，你的手必須對這根橡皮筋施加什麼樣方向的作用力？而這股力量會讓橡皮筋內部的纖維處於什麼樣的受力狀態呢？
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太棒了！你能精確判斷出溫度降低時產生的應力類型，說明你對「熱膨脹」與「幾何約束」之間的力學關係掌握得非常扎實。
熱脹冷縮與支承抗力
在物理現象中，材料遵循「熱脹冷縮」的原理。當環境溫度降低時，材料本質上會產生收縮的傾向；然而，題目設定該材料「兩端固定」，這意味著兩側的支承會強行阻止材料變短。為了維持原本的長度，支承必須對材料施加向外的力量將其「拉住」。這種因變形受阻而在材料內部產生的反抗力，即為 $\sigma = E \alpha \Delta T$ 所描述的熱應力，在此情境下表現為拉應力。
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