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普考申論題 114年 [機械工程] 機械力學概要

第 三 題

三、忽略軸環和桿件之間的摩擦及彈簧的質量,質量 3.5 kg 的軸環在 A 處的速度為向下 5 m/s。若彈簧未變形的長度為 1 m,彈簧常數 k = 35 N/m,求在 C 處(y = 2 m)時軸環的速度。重力加速度為 9.81 m/s2。(25 分)
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📝 此題為申論題

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看到此題應首先聯想到「功能定理」或「能量守恆定律」。由於系統僅受重力與彈簧彈力(皆為保守力)作功,且無摩擦力,因此可直接列出 A 點與 C 點的總力學能相等,透過幾何關係求出彈簧伸長量即可解出未知速度。

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【解題關鍵】系統僅受重力與彈簧彈力作用,無非保守力作功,故適用「力學能守恆定律」($T_A + V_A = T_C + V_C$)。 【解答】 計算:

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