所屬科目:機械力學
一、如圖一所示,一個半徑 r、質量 m 的圓形平板懸掛於鉸支承於 O 點,圓 形平板靜止時,半徑 OG 與鉛垂線夾角 θ = 60°。請繪出自由體圖(free body diagram)及動力圖(kinetic diagram),求解圓形平板突然釋放瞬間 的角加速度 α 及鉸支承 O 點的反作用力。(25 分)
二、一個質量 m = 25 kg 的物體懸吊於一組滑輪及彈簧係數 k = 800 N/m 之線 性彈簧,如圖二所示。已知物體靜止時,彈簧的初始伸長量為 50 mm。 忽略滑輪與繩子之間的摩擦及彈簧質量,試求物體自靜止狀態向下移動100 mm 的瞬間速度。重力加速度 g = 9.81 m/s2。(25 分)
三、如圖三所示,一根直徑 d、長度為 L 的實心圓柱末端固支承於剛性牆面, 另一端則以一個長度為 L 之水平六角扳手施予鉛垂作用力 P。半圓形面 積為,形心位置 。試求固定端斷面 A、B 兩點處各個 不為零的應力分量,並繪於對應的立方體元素。(25 分)
四、如圖四所示,一均勻斷面之彈性圓柱 BC 在室溫下,兩端法蘭(flange) 被彈簧係數為 k 及 2k 的兩根絕熱線性彈簧固支承於剛性牆面,初始軸 力不等於零。圓柱的初始長度、斷面積、彈性常數、熱膨脹係數分別為 L、A、E、α。若圓柱受到均勻分布的溫度增量 ΔT,試求圓柱 BC 最終承 受的軸向力(axial force)及軸向應變(axial strain)。(25 分)