國營聯招 機械應用力學、材料力學113 年第 47 題單選題
如右圖所示,有一均質物體重500 N,被相距8.4 m之A、B點上的兩線性彈簧所支撐,彈簧係數分別為100 N / m及150 N / m,兩彈簧未受力前之長度均為4 m,A、B點均為固定點,當物體W平衡時,試求中心點C之位置距離A點為何?
A5.8 m
B6 m
C6.2 m正確答案
D6.4 m
C正確答案
垂直排列的兩彈簧夾住重物,上彈簧被拉伸、下彈簧被壓縮,對C點做力平衡即得d≈6.24m,選6.2m。
為什麼答案是 C
力平衡100(d−4)+150(d−4.4)=500解得d=6.24m,取近似值6.2m,正確。
考點:位置錯誤考點:漏項陷阱考點:力平衡考點:符號誤判
載入中…
完整詳解
Pro · 無限重點 垂直排列的兩彈簧夾住重物,上彈簧被拉伸、下彈簧被壓縮,對C點做力平衡即得d≈6.24m,選6.2m。
設距A為d,上拉100(d−4)、下推150(d−4.4)、重量500向下,三力平衡解d≈6.2m。
逐選項分析
A位置錯誤✕
5.8m代入無法滿足力平衡方程250d=1560,數值偏小。
B漏項陷阱✕ 陷阱
6m是若忽略某一彈簧變形或算錯自然長度的常見誤答,仍不滿足平衡。
C力平衡✓ 正確
力平衡100(d−4)+150(d−4.4)=500解得d=6.24m,取近似值6.2m,正確。
D符號誤判✕ 陷阱
6.4m常因把下彈簧變形正負號弄反而得,與正確平衡不符。
力平衡建立(以距A點d為變數,向上為正)
| 受力來源 | 變形量 | 力大小 | 方向 |
|---|
| 上彈簧(A側,k=100) | 伸長 d−4 | 100(d−4) | 向上(拉) |
| 物體自重 | — | 500 | 向下 |
| 下彈簧(B側,k=150) | 壓縮 4−(8.4−d)=d−4.4 | 150(d−4.4) | 向上(推) |
| 平衡式 | — | 100(d−4)+150(d−4.4)=500 | 250d=1560→d=6.24 |
本題關鍵在於兩彈簧一拉一壓:上彈簧被拉伸產生向上張力,下彈簧因物體下沉而被壓縮,反而向上推。若誤以為下彈簧也被拉伸(張力向下),或把壓縮量正負號弄反,就會算出6或6.4等誤答。務必先判斷變形方向再定力向。