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國營聯招 土木應用力學、材料力學102 年第 46 題單選題考點:幾何長度取值錯誤考點:速度分量未正確分解

在已知瞬間質量 5 kg 的細長桿件 AB 作【圖 27】所示的運動。此時桿對 G 點角動量為何?

題目圖片
A$1.92 \, kg \cdot m^{2}/s$
B$3.84 \, kg-m^{2}/s$
C$5.77 \, kg-m^{2}/s$正確答案
D$11.55 \, kg \cdot m^{2}/s$
答案與詳解
C
正確答案
細長桿件對質心G的角動量 H_G = I_G × ω,其中 I_G=(1/12)mL²。由【圖27】可知桿長 L=1 m,端點A速度 v_A=8 m/s 且與桿夾角 60°,質心G位於中點 AG=0.5 m。先求出垂直桿方向速度分量 v_⊥=v_A sin60°≈6.928 m/s,再求角速度 ω=v_⊥/AG≈13.856 rad/s,最後代入公式得 H_G≈5.77 kg·m²/s(選項C)。

逐選項解析

A$1.92 \, kg \cdot m^{2}/s$幾何長度取值錯誤✕ 錯誤
1.92 kg·m²/s 約為正解的1/3,係將桿長L誤取為1/3,或角速度計算時誤用 sin30° 且慣性矩係數取錯,導致結果僅約正解的1/3。
B$3.84 \, kg-m^{2}/s$速度分量未正確分解✕ 易錯陷阱
3.84 kg·m²/s 約為正解的2/3,常見於角速度計算時未將端點速度正確分解(如漏乘 sin60° 的 √3/2 因子),或誤用 AG=L 計算 ω,是介於錯誤值與正解之間的誘答陷阱。
C$5.77 \, kg-m^{2}/s$✓ 正確
D$11.55 \, kg \cdot m^{2}/s$✕ 易錯陷阱

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