消防設備士普通考試-消防設備士火災學概要108 年第 31 題單選題
假設建築物外部風速為 V 時,其迎風面的風壓為 P,當風速提高為 2V 時,建築物所受風壓變為:
B正確答案
風壓與風速的平方成正比(P ∝ V²)。當風速變成原來的 2 倍時,風壓會變成 2 的平方,也就是 4 倍。
為什麼答案是 B
根據風壓公式 P = 1/2 ρ V²,風壓與風速的平方成正比。當風速 V 變為 2V 時,(2V)² = 4V²,因此風壓變為原來的 4 倍(4P)。
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完整詳解
Pro · 無限重點 風壓與風速的平方成正比(P ∝ V²)。當風速變成原來的 2 倍時,風壓會變成 2 的平方,也就是 4 倍。
牢記流體力學動壓公式:P = 1/2 ρ V²。看到風速變 N 倍,風壓直接算 N² 倍。2² = 4,秒選 4P。
逐選項分析
A✕ 陷阱
這是最常見的直覺陷阱,誤以為風壓與風速成「正比」(一次方關係)。實際上是與平方成正比。
B✓ 正確
根據風壓公式 P = 1/2 ρ V²,風壓與風速的平方成正比。當風速 V 變為 2V 時,(2V)² = 4V²,因此風壓變為原來的 4 倍(4P)。
C✕
這是將數學關係搞反了。如果是「風壓」變成原來的 2 倍,那麼「風速」才會變成原來的 √2 倍。
D✕
風速增加,建築物迎風面承受的動壓必然增加,不可能反而變小(1/2P)。
風速與風壓的倍數關係 (P ∝ V²)
| 風速變化 (V) | 風壓變化 (P) | 計算過程 |
|---|
| 1 倍 (V) | 1 倍 (P) | 1² = 1 |
| 2 倍 (2V) | 4 倍 (4P) | 2² = 4 |
| 3 倍 (3V) | 9 倍 (9P) | 3² = 9 |
| 1/2 倍 (0.5V) | 1/4 倍 (0.25P) | (1/2)² = 1/4 |
風壓公式的核心是平方關係,但多數人直覺都是「速度加倍,壓力就加倍」的線性思維。正確判斷準則:看到風速倍數變化,必須先平方再套用。例如風速從 V 變成 2V,要算 (2V)² = 4V²,所以壓力變 4 倍;若變 3 倍風速就是 9 倍壓力。考場最常見錯誤就是直接對應倍數,忘記中間要經過平方運算。遇到這類題型,第一時間在草稿紙寫出「倍數²」三個字,能有效阻斷慣性判斷。