國營聯招 機械應用力學、材料力學113 年第 37 題單選題
三度空間有三個大小相等且平衡之力,若此三力皆異於零,下列敘述何者正確?
A此三力共平面正確答案
B此三力不共平面且不相會
C此三力共線
D此三力不共平面但相會
A正確答案
三個大小相等且非零的力若能自成平衡,必定共平面且相會於一點,構成封閉力三角形。
為什麼答案是 A
三力平衡的必要條件是三力共平面且相會於一點,故三力共平面正確。
考點:三力平衡條件考點:無法平衡考點:共線不能平衡考點:相會即共平面
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完整詳解
Pro · 無限重點 三個大小相等且非零的力若能自成平衡,必定共平面且相會於一點,構成封閉力三角形。
三力平衡→力多邊形封閉且力線交於一點,三力必共平面。
逐選項分析
A三力平衡條件✓ 正確
三力平衡的必要條件是三力共平面且相會於一點,故三力共平面正確。
B無法平衡✕ 陷阱
若三力不共平面又不相會,無法形成封閉力三角形,不可能平衡。
C共線不能平衡✕ 陷阱
三力共線時方向只能同向或反向,三個大小相等的非零力共線無法互相抵消而平衡。
D相會即共平面✕ 陷阱
三力平衡確需相會於一點,但相會之三力本身即共平面,故「不共平面」的敘述矛盾。
三力平衡定理(Three-Force Theorem)重點
| 條件 | 說明 |
|---|
| 共點(concurrent) | 三力作用線必交會於同一點(或皆平行) |
| 共平面(coplanar) | 三力必位於同一平面內 |
| 力封閉 | 力向量首尾相接構成封閉三角形,合力=0 |
本題易被「三度空間」字眼誤導,以為答案應強調不共平面。實際上三力平衡定理指出:任意三力若欲維持平衡,其作用線必相會於一點且共平面,只要三力力線相交於同一點,此三線自然共平面,故正確敘述是「共平面」。