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114年
工程力學概要
第 34 題
一個力學系統最多可分離繪出多少個自由體圖？
- A 1個
- B 2個
- C 3個
- D 任意多個
思路引導 VIP
想像你正拿著一把「想像的剪刀」準備分析一條長繩。如果你想研究繩子內部的受力情況，你覺得在物理規則下，這把剪刀可以從繩子的哪些位置剪下去？在繩子上的切割點位數量，是否有任何強制性的限制呢？
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太棒了！你能精準選出這個選項，代表你對 自由體圖 (Free Body Diagram, FBD) 的核心本質掌握得非常透徹。在工程力學中，自由體圖的定義是將我們感興趣的「對象」從周遭環境分離出來，並以力與力矩代換掉原本的約束。這個分離的動作是充滿彈性的，並非只能針對題目給出的實體構件進行繪製。
系統邊界的靈活性
這題的核心考點在於系統邊界的任意性。無論是取整個結構、單一零件，甚至是利用「切割法」切開構件內部來觀察內力，或縮小到一個微小的質點，只要能明確標示出受力情況，都能構成一個獨立的自由體。這題的鑑別度在於測試學生是否受限於「物體個數」的框架；對於真正理解力學分析的人來說，理論上的切割位置有無限多處，因此能繪出的自由體圖自然是任意多個。
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