Page 6 - eDC20110_基礎工程力學 上_課本PDF

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Chapter 1 章首設計
3 本章節次 學習目標 藉由活潑的設計融入教學，吸引學生關
3-1 力矩與力矩原理
• 能用力矩原理解決各種力矩問題。
3-2 力偶及其特性 • 瞭解力矩定義及力矩之求法。 注該章將要學習的內容，營造良好的開
3-3 力之平移 • 瞭解力偶之意義、要素及特性。
• 瞭解力之平移與力偶之關係。
平面平行力系 3-4 平行力系之合成與分解 • 瞭解平面平行力系之合成與分解。 端並提高學習的興趣。
3-5 平行力系平衡之分析
• 瞭解平面平行力系平衡之解法。
教學節數
8 節
阿基 米德之槓桿原理，指由施力點到支點的距離與
所施力量的乘積等於重物置放點到支點的距離與重物
重力的乘積。在阿基米德晚年的時候，羅馬的軍隊入
侵他的國家，他設計的武器如投石器、鐵爪式起重機
等，使羅馬的士兵對阿基米德十分懼怕。

2 圖解說明 基礎工程力學 ( 上 ) 概 論 1
Chapter
1-4 牛頓的三大運動定律 3 第三定律（反作用定律）
當一物體受他物體之作用力時，必產生一反
結合生活實例運用漫畫彩圖，引起學生 律構成力學最根本之基礎，茲分述如下： 作用力。此作用力與反作用力大小相等，方向相
牛頓（Isaac Newton）在十七世紀末，提出支配質點運動的三大定律，這些定
反且同在一條直線上。
1. 火箭施力於排出的氣體，被排出的氣體亦同
學習興趣，提高學習效果。 當一物體不受外力之作用，或作用於一物體之合力為零時（平衡狀態）， 2 時施反作用力於火箭，如圖 1-4 所示。
1 第一定律（慣性定律）
靜者恆靜，動者永遠作等速直線運動。 2. 撐竿跳是靠地面之反作用力，如圖 1-5 所示。 圖 1-4 第三定律實例 ( 一 )
將氣球吹脹後，手按住出口， ３
1. 靜止的慣性實例 動動腦
搭乘公車時，靜止的車子突然開
動，車上乘客向後傾倒，如圖 然後再將手放開觀察氣球運動情
形，並試著解釋氣球運動的理由。
1-3(a) 所示。
3 動動腦 (a) 靜止的慣性實例
2. 運動的慣性實例
急駛的公車突然停止，車上乘客 圖 1-5 第三定律實例 ( 二 )
在學習完之後，動動腦想一想力學與生 向前傾倒，如圖 1-3(b) 所示。 1-4 隨堂練習
活息息相關，如何學以致用。 (b) 運動的慣性實例 ( ) 1. 一物體在平衡狀態，係指該物體在 (B) 作等速圓周運動
(A) 作等速直線運動或靜止
圖 1-3 (C) 作等速加速度運動 (D) 作簡諧運動。
2 第二定律（運動定律） ( ) 2. 作用於物體之合力等於該物體之質量與其加速度之乘積為

當一物體受其他外力之作用，在力作用方向上產生一定之加速度 a ，其加 (A) 慣性定律 (B) 運動定律 (C) 作用及反作用定律 (D) 牛頓第一定律。

速度大小與作用力 F 之大小成正比例，與物體之質量 m 成反比例。 ( ) 3. 當物體受他物體之作用力時，必產生一反作用力。此作用力與反作用力大小
相等，方向相反且同在一條直線上，此現象稱為
公式
(A) 牛頓第一定律 (B) 牛頓第二定律 (C) 牛頓第三定律 (D) 運動定律。
F = m a ⋅ 1-1
8 9
平面平行力系 3
Chapter
基礎工程力學 4 條列式重點
將力偶作適當的轉換，而使其對物體的外效應不致產生變化者，稱為力
4 偶的轉換（transformation）。 力偶問題注意事項： 系統化表格式重點所在，標線設計區隔
力偶的轉換有下列三種情形：
1. 力偶不能以單力平衡之。
1 力偶可在其同一作用平面上任意移動或轉動，其力偶矩大小及轉動指向不會 2. 力偶矩大小與力矩中心位置無關，如右圖所示。 相關原理，讓學生準確學習。
M o = F(a + b) – F a = F a + F b – F a = F b （與 a 無關）
求 M o =
改變，如圖 3-14 所示。
F F 二大小相等方向相反之力偶矩
d F F d 例題 3-4 5
試求圖 3-17(a) 所示之力偶矩。
F=100N F=100N F=100N d F=100N
30° 30° 30° 30°
圖 3-14 力偶的移動與轉動 4m 4m
2 力偶可任意移至另一平行平面的平面上，因平行平面與原來作用傾斜度皆相 (a) (b)
同，如圖 3-15 所示。
F 圖 3-17
d F 解 由圖 3-17(b) 知力偶臂 d = 4 × sin30° = 2m
∴
C = F × d = 100×(2) = 200N · m（ ）
5 例題 & 練習
d F 練習
F 如圖 3-18 所示，求力偶矩。
圖 3-15 力偶的平移
3 若力偶的大小及方向不變，則力偶之二力及力偶臂可任意比例變更， 理論介紹皆有仿統測相關例題，並安排
如圖 3-16 所示。
F 圖 3-18
d F 相關練習，強化實力。
d
2
2F
2F
圖 3-16 力偶的大小及方向的轉換
60 61
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