國營聯招 土木應用力學、材料力學111 年第 10 題單選題考點:量綱分析
如右圖所示,一均質線彈性之等剖面直桿,兩端固定,彈性模數為E,熱膨脹係數為α,剖面積為A,長度為L,假設桿件溫度均勻上升∆T,試求端點a之反力為何?
A$E\alpha(\Delta T)$
B$\mathrm{E}\alpha (\Delta \mathrm{T})\mathrm{L}$
C$\mathrm{EA}\alpha (\Delta \mathrm{T})$正確答案
D$\mathrm{EA}\alpha (\Delta \mathrm{T})\mathrm{L}$
C正確答案
兩端固定桿升溫∆T,熱變形被完全束縛,反力P = EAα∆T,與長度L無關。
逐選項解析
A$E\alpha(\Delta T)$量綱分析✕ 易錯陷阱
Eα∆T為熱應力σ(單位Pa),缺少截面積A,無法成為力(單位N),量綱不對。
B$\mathrm{E}\alpha (\Delta \mathrm{T})\mathrm{L}$量綱分析✕ 錯誤
Eα∆T·L量綱為Pa×m = N/m,不是力的單位,物理意義不明。
C$\mathrm{EA}\alpha (\Delta \mathrm{T})$✓ 正確
D$\mathrm{EA}\alpha (\Delta \mathrm{T})\mathrm{L}$✕ 易錯陷阱
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