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普考申論題 112年 [土木工程] 靜力學概要與材料力學概要

第 二 題

重為W之物體放在傾斜角θ之斜面上,如圖所示。物體與斜面間的最大靜摩擦角為φ,且θ>φ,則使物體產生臨界運動(impending motion)之最小水平力Q=?(25分)
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📝 此題為申論題

思路引導 VIP

看到「最小水平力」與 $\theta > \phi$ 條件,應立刻判斷物體處於「即將向下滑動」的臨界狀態,故摩擦力方向必沿斜面向上。解題策略為建立平行與垂直斜面的局部座標系,繪製自由體圖 (FBD) 列出靜力平衡方程式,並利用摩擦角關係式 $f = N \tan\phi$ 及三角函數差角公式推導出答案。

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【解題思路】判定臨界滑動趨勢以確認摩擦力方向,建立斜面座標系並運用靜力平衡方程式與三角恆等式進行推導。 【詳解】 Step 1:判斷滑動趨勢與摩擦力方向

▼ 還有更多解析內容
📝 斜面臨界運動分析
💡 利用靜力平衡與摩擦角性質,推導臨界運動狀態之受力公式。

🔗 臨界受力分析四步驟

  1. 1 運動趨勢分析 — 比較角度判定摩擦力方向
  2. ↓
  3. 2 建立平衡方程 — 建立沿斜面與垂直斜面分力式
  4. ↓
  5. 3 代入摩擦定律 — 將 f 換算為 N 與摩擦角函數
  6. ↓
  7. 4 三角恆等式簡化 — 套用和差角公式求得簡潔解
🔄 延伸學習:延伸學習:若題目要求「使物體上滑之最大力」,則摩擦力方向需改為沿斜面向下。
🧠 記憶技巧:VIP 會員可查看這題的記憶口訣與速記法
⚠️ 常見陷阱:VIP 會員可查看這題最常被誘答的陷阱整理
摩擦角與自鎖現象 翻倒與滑動之臨界判定

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