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高考申論題 111年 [機械工程] 流體力學

第 二 題

如下圖,水柱水平方向撞擊傾角為 30°之平板,請計算需要支撐該平板處於靜止狀態之力 F 為何?(20 分)
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📝 此題為申論題

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這是一道典型的動量方程式應用題。看到水柱撞擊靜止平板,首要步驟是建立合適的控制體積(Control Volume),並選擇與平板平行及垂直的局部座標系。由於題目僅要求計算垂直於平板的支撐力 F,只需針對「垂直平板方向」列出動量守恆方程式,求出入流速度在該方向的動量變化率即可,無需計算分流後的流速與質量流率。

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【解題思路】利用控制體積法與線性動量方程式,針對垂直於平板的方向進行動量分析。 【詳解】 已知條件整理:

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