國營聯招 機械應用力學、材料力學101 年第 11 題單選題
在彈性系統中,由構件位能(V)之數學式,判斷系統穩定與否,下列敘述何者最適合?
Ad²V/dx²>0 則系統穩定平衡
Bd²V/dx²<0 則系統不穩定平衡
Cd²V/dx²=0 則系統中性平衡
D以上皆是正確答案
D正確答案
彈性系統以位能二階導數判斷穩定性:>0穩定、<0不穩定、=0中性,三者皆正確故選D。
為什麼答案是 D
A、B、C三項均為彈性系統位能穩定性判別的標準敘述,全部正確,故「以上皆是」為最適合答案。
考點:穩定平衡條件考點:不穩定平衡條件考點:中性平衡條件考點:位能穩定性判別
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完整詳解
Pro · 無限重點 彈性系統以位能二階導數判斷穩定性:>0穩定、<0不穩定、=0中性,三者皆正確故選D。
A、B、C各自對應穩定/不穩定/中性平衡,三句皆為教科書標準定義,直接選D(以上皆是)。
逐選項分析
A穩定平衡條件✕
d²V/dx²>0 表示位能為局部最小值,系統受微小擾動後會回復原位,為穩定平衡。此敘述正確。
B不穩定平衡條件✕
d²V/dx²<0 表示位能為局部最大值,系統受微小擾動後會持續偏離,為不穩定平衡。此敘述正確。
C中性平衡條件✕
d²V/dx²=0 表示位能無曲率(需進一步看高階導數),通常對應中性平衡,系統停在任意位置均可。此敘述正確。
D位能穩定性判別✓ 正確
A、B、C三項均為彈性系統位能穩定性判別的標準敘述,全部正確,故「以上皆是」為最適合答案。
彈性系統位能二階導數穩定性判別表
| 條件 | 位能曲線特徵 | 平衡類型 | 物理意義 |
|---|
| d²V/dx² > 0 | 局部最小值(凹口朝上) | 穩定平衡 | 受擾動後回復原位 |
| d²V/dx² < 0 | 局部最大值(凹口朝下) | 不穩定平衡 | 受擾動後持續偏離 |
| d²V/dx² = 0 | 反曲點或平坦段 | 中性平衡 | 停留在任意新位置 |
考生容易只確認A、B正確,對C(d²V/dx²=0 中性平衡)存疑而選「AB正確」或漏選D。實際上中性平衡的嚴格定義在此題脈絡下C亦正確,三選項全對,務必選D。