國營聯招 機械應用力學、材料力學114 年第 2 題單選題
如右圖(a)所示,OA桿長度為4 m且重量不計,A端受F = 25 kN之水平力作用,若將此受力系統改以作用於O點之力與力偶等效系統取代如右圖(b),則下列何者正確?
1 / 2AP = 17.68 kN
BP = 25 kN正確答案
CM = 70.71 kN-m
DM = 100 kN-m
B正確答案
力平移原理:把力移到另一點時,力的大小與方向不變,故等效力 P 必等於原力 25 kN。
為什麼答案是 B
依力平移(力線平移)原理,將 A 端的力移到 O 點時,力的大小與方向完全不變,故 P=F=25 kN
考點:分量陷阱考點:力平移原理考點:力偶臂誤算考點:力臂取錯
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完整詳解
Pro · 無限重點 力平移原理:把力移到另一點時,力的大小與方向不變,故等效力 P 必等於原力 25 kN。
看到「力偶等效系統」先抓一個鐵則:平移後的力大小方向不變,P=F=25 kN 直接選。
逐選項分析
A分量陷阱✕ 陷阱
17.68 kN 是 25×cos45° 的分量值,把「平移後的力」誤當成分解後的分量,力平移不會改變大小
B力平移原理✓ 正確
依力平移(力線平移)原理,將 A 端的力移到 O 點時,力的大小與方向完全不變,故 P=F=25 kN
C力偶臂誤算✕ 陷阱
70.71=25×4×sin45°/… 型式的算法,只有在特定 45° 幾何且取斜向臂長時才成立,與本題實際幾何不符
D力臂取錯✕ 陷阱
100=25×4 是把力臂直接當成整根桿長 4 m,忽略了力的方向與垂直距離的關係,力偶值算錯
力平移(力—力偶等效)三要點
| 項目 | 平移前 | 平移後於 O 點 |
|---|
| 力的大小 | F = 25 kN | P = 25 kN(不變) |
| 力的方向 | 水平 | 水平(不變) |
| 附加力偶 | 無 | M = F × d(d 為 O 到原力作用線之垂直距離) |
本題把「力平移後的等效力 P」與「分解後的分量」及「附加力偶 M」混在一起考。關鍵在於:力平移原理下,力的大小與方向永遠不變,所以 P 一定等於原力 25 kN;至於 M 才是隨幾何(垂直力臂)變動的量。A、C、D 都是拿力偶或分量的算法去套在「P」上製造混淆。