國營聯招 機械應用力學、材料力學101 年第 10 題單選題
下列敘述何者有誤?
A空間中之剛體問題可列出六個獨立之平衡方程式
B空間中之質點問題可列出三個獨立之平衡方程式
C平面上之剛體問題可列出二個獨立之平衡方程式正確答案
D平面上之質點問題可列出二個獨立之平衡方程式
C正確答案
反向題:平面剛體可列出3個(非2個)獨立平衡方程式,選項C敘述錯誤為正解。
為什麼答案是 C
【錯誤選項】平面剛體應可列出3個獨立平衡方程式:ΣFx=0、ΣFy=0、ΣMo=0(一個力矩方程式),而非2個。少列了力矩方程式,此敘述有誤,為本題正解。
考點:空間剛體平衡考點:空間質點平衡考點:平面剛體平衡考點:平面質點平衡
載入中…
完整詳解
Pro · 無限重點 反向題:平面剛體可列出3個(非2個)獨立平衡方程式,選項C敘述錯誤為正解。
記口訣:「剛體多力矩,質點無力矩」。平面剛體=2力+1力矩=3個;平面質點=2力=2個;空間剛體=3力+3力矩=6個;空間質點=3力=3個。C說平面剛體只有2個,少了力矩方程式,故錯。
逐選項分析
A空間剛體平衡✕
空間剛體:三個力方程式(ΣFx=0, ΣFy=0, ΣFz=0)加上三個力矩方程式(ΣMx=0, ΣMy=0, ΣMz=0),共六個獨立平衡方程式,敘述正確。
B空間質點平衡✕
空間質點無大小,不考慮力矩,僅有三個力方向的平衡方程式(ΣFx=0, ΣFy=0, ΣFz=0),共三個,敘述正確。
C平面剛體平衡✓ 正確
【錯誤選項】平面剛體應可列出3個獨立平衡方程式:ΣFx=0、ΣFy=0、ΣMo=0(一個力矩方程式),而非2個。少列了力矩方程式,此敘述有誤,為本題正解。
D平面質點平衡✕
平面質點無大小,不考慮力矩,在二維平面僅有ΣFx=0與ΣFy=0兩個力方向的平衡方程式,共兩個,敘述正確。
靜力平衡獨立方程式數量總整理
| 情境 | 力方程式 | 力矩方程式 | 合計 |
|---|
| 平面質點 (2D Point) | 2 (ΣFx, ΣFy) | 0 | 2 |
| 平面剛體 (2D Rigid Body) | 2 (ΣFx, ΣFy) | 1 (ΣMo) | 3 ← C選項錯在這 |
| 空間質點 (3D Point) | 3 (ΣFx, ΣFy, ΣFz) | 0 | 3 |
| 空間剛體 (3D Rigid Body) | 3 (ΣFx, ΣFy, ΣFz) | 3 (ΣMx, ΣMy, ΣMz) | 6 |
考生容易把「剛體」誤當「質點」處理,忽略力矩方程式的存在。平面剛體比平面質點多一個力矩方程式(ΣMo=0),因此是3個而非2個。C選項刻意把剛體的方程式數寫成2,與質點混淆,是常見陷阱。