BD 桿之角速率為多少rad/s?
0.6
1.2
2.4
3.6
9
AB 桿之角速率為多少rad/s?
1.8
2.7
3.6
5.4
P
3 m
3 m
乙
甲
θ
A
B
100 mm
225 mm
100
mm
8 kN
8 kN
A
B
C
6 m
6 m
6 m
4 m
D
E
C
R
x
Q
P
Q
P
甲
乙
丙
D
A
B
一長度為L 質量為m 的均勻直桿在靜止狀態由水平位置自由擺動到如右圖所
示的位置,若g 表示重力加速度,試問在圖示的位置時。請回答下列第10 題
至第12 題:
10
該桿件的角加速率為:
L
g
4
2
L
g
2
L
g
4
2
3
L
g
2
2
3
11
該桿件質心在Y 方向的加速度為:
8
2g
8
2
3
g
4
2g
4
2
3
g
12
該桿件A 點在Y 方向的反作用力為:
8
2mg
−
8
2
3
mg
2
2mg
−
4
2
5
mg
13
如右圖所示,套環C 以0.25 m/s 之速度下降,則當
°
= 30
θ
時桿OB 之角速
度為多少rad/s 逆時針?
0.217
0.417
0.556
0.741
14
如右圖所示,相同的桿件分別承受四種不同
的軸向負荷,則何者應變能為最大?
甲
乙
丙
丁
15
考慮一半徑為r,壁厚為t,並承受內壓力P 的圓筒薄壁容器,設容器圓筒部位之軸向應力為
1
σ ,環向應力
為
2
σ ,則圓筒外壁之三維應力莫耳圓中最大與最小直徑相差值為何?
t
2
Pr
t
Pr
t
Pr
2
t
Pr
4
16
如右圖所示的桁架於B 點受一垂直力P 作用,已知所有桿件的軸向剛度皆為AE。
試問C 點的垂直位移
c
u 為多少?
0
AE
PL 2
/
AE
PL 4
/
3
AE
PL 4
/
3
如右圖所示的均勻桿件在C 點的扭轉角為
c
φ ,若已知
該桿件的扭轉剛度為GJ。請回答下列第17 題至第19
題:
17
作用在C 點的扭矩T 為:
c
L
GJ φ
3
c
L
GJ φ
2
c
L
GJ φ
3
2
c
L
GJ φ
2
3
18
作用在A 點的反作用扭矩為:
c
L
GJ φ
3
c
L
GJ φ
2
c
L
GJ φ
c
L
GJ φ
2
3
19
作用在B 點的反作用扭矩為:
c
L
GJ φ
3
c
L
GJ φ
2
c
L
GJ φ
c
L
GJ φ
2
3
一長度為L、斷面高度為
L
H
01
.0
=
的均勻懸臂梁在如右圖所示的彎
矩作用下被彎成一個圓弧,已知梁內的最大撓曲應變為0.001。請回
答下列第20 題及第21 題:
20
該圓弧的曲率半徑ρ 為:
5 L
10 L
0.1 L
0.2 L
21
該梁端點的位移
max
δ
為:
)1.0
cos
1(
1.0
−
L
)
2.0
cos
1(
2.0
−
L
)
2.0
cos
1(
5
−
L
)1.0
cos
1(
10
−
L
B
P
A
(3)
C
(2)
(1)
L
30 °
60 °
uc
L
2L
B
A
c
T φ ,
C
M
Y
C
X
H
0.5H
L
ρ
θ
max
δ
0.5 L 0.5 L
EA
0.5 L 0.5 L
EA
0.5 L 0.5 L
EA
2P
3P
2P
P
P
甲
乙
丙
丁
0.5 L 0.5 L
EA
(請接背面)
Y
X
A
45 °
水平線
B
B
C
450 mm
O
°
= 30
θ
九十一年公務人員高等考試三級考試第一試試題
科 別: 機械工程
全一張
(背面)
22
如右圖所示,有一複合圓形斷面桿件由甲、乙兩種材料所構成,甲材料與乙材料的剪力模數
的比值為5:4,兩材料具有相同的波松比(Poisson’s ratio)為0.25。現在假設這構件一端固
定,另一端則受到大小為P 之軸向力作用,則甲材料承擔的軸向力為多少P?
5/6
20/29
320/689
80/121
23
如右圖所示為一均勻斷面梁,斷面EI 為定值,A 和B 點處之彈簧常數
分別為48 EI/L3 和3 EI/L3,試求A 點之變形量為:
EI
6
ML2
EI
12
ML2
EI
24
ML2
EI
48
ML2
24
梁的彎曲應變能表示法中,下列何者錯誤?(EI:彎曲剛性,M:彎矩,v:側向變形,θ :旋轉變形)
∫
EI
2
dx
M2
∫
dx
)
dx
d
(
2
EI
2
2
2v
∫
dx
)
dx
dM
(
2
EI
2
∫
dx
)
dx
d
(
2
EI
2
θ
25
如右圖所示的梁斷面受一垂直剪力V 作用,試問在下列敘述中何者
為正確的敘述?
A 點的剪力流大於B 點的剪力流
B 點的剪力流大於C 點的剪力流
C 點的剪力流大於A 點的剪力流
A 點的剪力流大於C 點的剪力流
26
水的比重量(Specific Weight)為9.81 kN/m3,而水銀的比重為13.55,則水銀的密度應為:
3
3 kg/m
10
355
.1
×
3
3 kg/cm
10
355
.1
×
3
kN/m
133
3
g/cm
133
27
下列何種流體為非牛頓流體?
空氣
牙膏
汽油
水
28
下列有關靜止流體的敘述何者正確?
不能承受剪切應力
能承受很小的剪切應力
可以承受剪切應力
具有黏性時可承受剪切應力
29
二維不可壓縮流之速度分佈為 ,
by
xy −
−
=
v
,則a, b 分別是多少?
0
a =
,
0
b =
1
a = ,
5.0
b =
5.0
a =
,
1
b =
1
a = ,
1
b =
30
水的密度為1000 kg/m3,請問水面下方8 米處之壓力較水面下3 米處之壓力大多少?
5000 Pa
49000 Pa
8000 Pa
3000 Pa
31
文氏管(Venturi tube)用於測量:
壓力
密度
點速度
流量
32
有一矩形容器長λ,高h,靜止時液面高
o
h 。試求在水不溢出情況下,
容器所能容許水平加速度為若干?
g
h
h
a
o
x
λ
)
( −
=
g
h
h
a
o
x
λ
)
(
2
−
=
g
h
h
a
o
x
λ
)
(
4
−
=
λ
g
h
h
a
o
x
)
(
4
−
=
33
方程式
0
V =
∇
ϖ
.
描述下列那一種流動的質量守恆?
穩定壓縮流
非穩定壓縮流
無旋流(irrotational flow)
非穩定不可壓縮流
34
若不可壓縮流體之流場速度
j
x
y
i
x
V
ϖ
ϖ
ϖ
2
/
8
/
8
+
=
(m/sec),試問下列何者正確?
通過點
)1 , 2
(
)
y , x
(
=
之流線函數(stream function)為
2
xy =
在點
)1 , 2
(
)
y , x
(
=
之速度大小為8 m/sec
在點
)1 , 2
(
)
y , x
(
=
之加速度大小為8.94 m/sec2
在點
)1 , 2
(
)
y , x
(
=
之加速度大小為零
A
M
B
L
RA
RB
k1
k2
x
y
C
B
A
Y
V
t
d 0
Z
h
ho
ax
λ
x
y
ax
u
2
2
+
−
=
甲
乙
0.8R
R
35
流體做有旋運動的特徵是:
流體質點的運動軌跡是曲線
流體質點的運動軌跡是圓形
渦量(vorticity)的三個分量均為零
速度的旋度(curl)非零
36
理想流體以一均勻流速U 流過一半徑為a 之圓柱,當流場為一穩態狀況下,若以極座標表示,則離圓柱圓心
r 位置處
)
(
a
r ≥
,流場速度位勢
θ
ϕ
cos
)
/
1(
U
2
2 r
a
r
+
−
=
,則:
在
)
,
r
(
θ
處之速度為
)
sin
2
1(
2
/
1
U
2
2
2
4
4
θ
−
+
+
r
a
r
a
於
)
2
/
0 ,
(
π
θ ≤
≤
a
區間,壓力大小隨θ 之增加而漸增
於
)
/
,
a
(
π
θ
π
≤
≤
2
區間,速度大小隨θ 之增加而漸增
於
)
/
,
a
(
2
3
π
θ
π
≤
≤
區間,壓力大小隨θ 之增加而漸減
37
理想流體之均勻流(uniform flow)繞二維圓柱體無環量(without circulation)流動,可由均勻流和下列那一
個流動疊加而成?
源流(source)
與等速流同方向的偶流(doublet)
與等速流方向相反的偶流
與等速流方向垂直的偶流
38
二維流場速度分佈
j
t
y
x
i
t
y
x
V
ϖ
ϖ
ϖ
)
2
(
)
2
(
+
−
−
=
,試問下列何者正確?
本流場旋轉角速度 (rad/sec)
本流場存在一速度位勢
本流場可以視為一不可壓縮流場
因其無法滿足流場連續性定理,本流場毫無意義
39
等熵(isentropic)超音速氣流在收縮(converging)管道中做下列何種流動?
加速流動
減速流動
等速流動
先加速、後減速流動
40
水面船舶的阻力係數為下列何者之函數?
雷諾(Reynolds)數
雷諾數與韋伯(Weber)數
韋伯數與福勞(Froude)數
福勞數與雷諾數
41
管道流的動態相似(dynamic similarity),無須考慮:
歐拉(Euler)數
雷諾(Reynolds)數
福勞(Froude)數
馬赫(Mach)數
42
紊流剪應力是如何產生的?
重力
分子的內聚力
分子間的動量交換
擾動速度引起的動量交換
43
某流體沿一傾斜角為θ 的平板流下,形成一厚度為h 的薄膜層流,如右圖
所示。由計算得知其速度分佈為
θ
µ
ρ
sin
2
)
(
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
=
y
h
y
g
y
u
,ρ 為流體密度
,g 為重力加速度,而µ 則是流體的黏滯係數。試問其最大速度為:
θ
µ
ρ
sin
2
h
g
θ
µ
ρ
cos
2
h
g
θ
µ
ρ
sin
2
2
h
g
θ
µ
ρ
cos
2
2
h
g
44
伯努利方程式 是適用於沿著一條流線上的那一種流動?
穩定流
穩定不可壓縮流
穩定不可壓縮且無黏性流
穩定黏性流
45
圓管全展層流(fully developed laminar flow),若單位管長之壓降(pressure drop)維持不變,當管徑加倍時
,流量將變為原流量的多少倍?
2
4
8
16
46
黏性流體繞流一無厚度的平板,若流動方向垂直於板面,則平板所受之阻力(drag force)為:
摩擦阻力
壓力阻力
摩擦阻力與壓力阻力
沒有阻力
47
假設一流場在邊界層內的速度為線性分佈,即 ,其中U 是常數,而δ 是邊界層厚度。則其動量厚
度(momentum thickness)為:
2
δ
3
δ
4
δ
6
δ
48
下列有關震波(shock wave)的敘述,何者錯誤?
在一漸縮-漸張噴嘴內發生的正震波(normal shock wave),其位置必在漸張管部分
正震波的波前(shock wave front)與流體流動方向垂直
斜震波(oblique shock wave)產生後,必使流場由超音速降為次音速
產生震波後,流體速度必定減緩
49
一理想氣體在等截面的管中做無摩擦流動時,下列敘述何者正確?
對超音速氣流加熱會增加其馬赫數(Mach number)
對次音速氣流加熱會增加其馬赫數(Mach number)
加熱會增加其滯壓力(stagnation pressure)
在超音速氣流加熱會降低其密度
50
在27℃時,空氣的密度為2.67 kg/m3,若一圓管欲承載0.25 kg/sec 的空氣質量流率(mass flow rate),且其
平均流速不超過6 m/sec,則此圓管的最小管內徑為:
80 mm
100 mm
120 mm
140 mm
B
gz
P
V
=
+
+ ρ
2
2
δ
y
y
u
U
)
(
=
h
x
y
θ
t
xy
x
y
]
2
)
[(
2
2
+
−
=
ϕ
t
5.0
=
ω