國營聯招 土木應用力學、材料力學114 年第 22 題單選題考點:牛頓第二定律考點:力之分解
如右圖所示,一質量2 kg的物體與一長度3 m的剛性桿連結,忽略剛性桿的質量,物體受外力P = 4t作用後(P的單位為N,t的單位為sec)將繞著O點在光滑水平面上旋轉。若P的作用線與物體路徑切線的夾角θ保持60度,且t = 0時,物體為靜止狀態,則當t = 6時,物體的速率為何?
A18 m / s正確答案
B36 m / s
C48 m / s
D60 m / s
A正確答案
將外力取切線分量求出切線加速度,再對時間積分即可求得特定時間的速率。
逐選項解析
A18 m / s牛頓第二定律✓ 正確
切線方向受力為 P·cos(60°) = 2t,依牛頓第二定律 at = 2t/2 = t,積分得 v = 0.5t²,代入 t=6 得 18 m/s。
B36 m / s力之分解✕ 易錯陷阱
若忘記將外力乘上 cos(60°) 取切線分量,會誤算 at = 2t,積分得到 v = t² = 36 m/s。
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