國營聯招 土木應用力學、材料力學114 年第 6 題單選題考點:弧線形心考點:弧線與面積形心混淆
有一半徑r = 300之圓弧如右圖所示,其形心位置座標為(C, 0),則C值為何?
D正確答案
由圖可知此圓弧以 x 軸為對稱軸,總圓心角為 90°,因此半弧角 α=45°=π/4。圓弧線形心在對稱軸上,距圓心 C = r·sinα/α。代入 r=300:C=300×sin(π/4)/(π/4)=300×0.7071/0.7854≈270,故選 D。
逐選項解析
A200弧線形心✕ 錯誤
若 C=200,則 C/r=200/300=0.667,等於假設 sinα/α≈0.667。此時反推半弧角約為 α≈1.5 rad(約86°,總角約172°),接近半圓弧的範圍,與本題圖示總角 90°、半弧角 π/4 不符;且直接代入本題 α=π/4 得 C≈270,不是 200。
B225弧線與面積形心混淆✕ 易錯陷阱
225 對應 C/r=225/300=0.75,仍小於本題四分之一圓弧線形心的 C/r=sin(π/4)/(π/4)≈0.900。此選項常見於把弧角判得過大,或把圓弧線形心與面積形心概念混淆;本題是「圓弧線」不是扇形面積,應用 C=r·sinα/α。
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