國營聯招 土木應用力學、材料力學113 年第 45 題單選題考點:摩擦力矩平衡考點:計算誤差
如右圖所示,有一輪子半徑為0.5 m之圓形均質剛體,由水平地面及鉛垂牆面所支持,輪子質量100 kg,且與二接觸面之動摩擦係數均為0.6,若欲等速轉動此輪,則需施加力矩M之大小為何?
A346.2 N-m正確答案
B442.6 N-m
C492.6 N-m
D546.2 N-m
A正確答案
輪子卡在地面與牆角,等速轉動需克服兩接觸面摩擦力矩,平衡求出正向力後算摩擦力矩,答案約346 N-m。
逐選項解析
A346.2 N-m摩擦力矩平衡✓ 正確
正確解。設地面正向力N1、牆面正向力N2,摩擦力f1=0.6N1、f2=0.6N2。水平方向:N2=f1=0.6N1;鉛垂方向:N1+f2=W,即N1+0.6N2=981。代入得N1+0.6(0.6N1)=981,N1(1.36)=981,N1≈721.3 N,N2≈432.8 N。摩擦力矩M=(f1+f2)×r=0.6(721.3+432.8)×0.5≈346.2 N-m。
B442.6 N-m計算誤差✕ 錯誤
數值偏大,可能誤算正向力或漏考慮兩方向摩擦力的耦合關係。
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