力與能 Force and Energy Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National Taipei University of Technology ( 國立台北科技大學機械系 ) Homepage:

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1 力與能 Force and Energy Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National Taipei University of Technology ( 國立台北科技大學機械系 ) Homepage: chchting@ntut.edu.tw CCT Group 助教 : 吳穎彥 March 15, 2011 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 1 / 56http

2 課程大綱 1 力與能 2 力的分解與合成 3 共平面力的合成 4 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 5 位置向量與力的延伸 6 向量夾角 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 2 / 56http

3 參考文獻 R.C Hibbeler, Statics, Pearson Education Inc., 歐亞書局有限公司, ISBN= , Chapter 1, 2, J.L. Meriam and L.G. Kraige, Statics, John Wiley & Sons, Inc., 歐亞書局有限公司, ISBN= , Chapter 2, 5, 6, Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 3 / 56http

4 力與能 力與能 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 4 / 56http

5 力與能 牛頓三大運動定律 (Newton s Three Laws of Motion) 1 第一定律 (First Law): 物體受力平衡時, 靜者恆靜, 動者恆做等速度運動 ( v = const.) 2 第二定律 (Second Law): 物體 (m) 受力 ( F ) 時, 會在受力方向產生加速度 ( a), F = m a 3 第三定律 (Third Law): 物體受力 ( F ) 時, 會在受力點產生與受力方向相反之相同大小的力 ( F ) Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 5 / 56http

6 力與能 力與能 I 力 (Force): 可驅使物體做加速度運動, 其值為物體質量 (m) 與加速度 ( a) 的乘積 F = m a (1) F = ma (2) 力的大小無法直接判斷對物體的破壞能力大小 重力 (Gravitational Force): 具質量之物體間的吸引力, 特別指地球 (M e ) 對物體 (m) 之吸引力, 其方向指向地球, 也就是物體的重量 (W) W = G mm e r 2 (3) = m GM e r 2 (4) = mg (5) Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 6 / 56http

7 力與能 力與能 II 其中,r 為物體間的距離,G = m 3 /(kg s 2 ) 為萬有引力常數 壓力 (Pressure): 單位面積 (A) 之法線方向承受的力 (F), 壓力具備對物體的破壞性大小的能力 p = F A (6) 剪力 (Shear Force): 與物體受力面平行的力, 或與物體受力面之法線方向垂直的力稱之 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 7 / 56http

8 力與能 力與能 III 摩擦力 (Frictional Force): 抵抗不同物體之界面間的滑動行為之力稱之 物體與物體間欲造成彼此滑動 (Impending Motion) 或彼此運動 (Motion) 時的力, 有靜摩擦力 (F s ) 與動靜摩擦力 (F k ) 之分, 其大小為物體間界面之法線方向力 (N) 與摩擦係數 (µ s, µ k ) 的乘積 F s = µ s N (7) F k = µ k N (8) 黏度 (Viscosity): 分子相互之間的吸引力, 或者說, 分子相互之間的拉力稱之 扭力 (Torsion): 物體受力產生旋轉趨勢的物理量稱之, 扭力其實指的是扭矩, 為施力與力臂的乘積 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 8 / 56http

9 力與能 IV 力與能 位能 (Potential Energy): 物體在加速度力場下, 不同位置所受靜力 (F) 大小造成的內能 (U), 為靜力與絕對高度 (h) 之積 U = F h (9) 功 (Work): 物體受力 (F) 方向與因此造成的位移 (s) 之積稱之 W = F s (10) 動能 (Kinetic Energy): 運動 (v) 中物體 (m) 受力平衡時所產生的能稱之 W = 1 2 mv 2 (11) Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 9 / 56http

10 力與能 力與能 V 電位能 (Electric Potential Energy): 電荷 (q) 在電場下, 不同位置所受電場力 (E) 大小造成的內能 (U), 為電場力與絕對高度 (h) 之積 U = q E h (12) 電位差 (Electric Potential Difference): 電子在電場下, 兩不同位置所受電場力 (F) 大小造成的內能 (U) 差稱之 U = U 2 U 1 (13) = q E (h 2 h 1 ) (14) 電壓 (Voltage): 即電位差 (Electric Potential Difference) 功率 (Power): 單位時間 (t) 所產生的能量 (E) P = E t (15) 功率大小無法說明能量多寡 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 10 / 56http

11 力的分解與合成 力的分解與合成 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 11 / 56http

12 力的分解與合成 向量 (Vector) 與純量 (Scalar) 向量 ( F ): 具大小與方向 純量 (F): 僅有大小 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 12 / 56http

13 力的分解與合成 力的分解與合成 平行四邊形法 (Parallelogram Law): 以任一分力 ( F 1, F 2 ) 之方向箭號尖點為起點, 沿另一分力 ( F 2, F 1 ) 之方向畫出與 F2, F 1 同大小之線, 成為一平行四邊形 三角法 (Trigonometry): 以任一分力 ( F 1, F 2 ) 之方向箭號尖點為起點, 沿另一分力 ( F 2, F 1 ) 之方向畫出與 F2, F 1 同大小之力, 將分力 ( F 1, F 2 ) 之起點與沿另一分力 ( F 2, F 1 ) 之方向畫出與 F2, F 1 同大小之力的箭頭尖點連接而成三角形 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 13 / 56http

14 力的分解與合成 力的分解 F 任何一力 (F) 均可進行力的分解, 分解的方式為以力的向量起點為原點進行小於 ±90 的任意角度旋轉, 在旋轉角度方向上 (Fcosθ) 及與該旋轉角度方向之法線方向上 (Fsinθ) 進行投影, 即為分解之二力 將兩分力在原力方向上進行投影, 其和為原力, 兩分力的個別與原力方向之法線方向的投影大小相同 方向相反 F = Fcosθcosθ + Fsinθsinθ = F (cos 2 θ + sin 2 θ) (16) Fcosθsinθ = Fsinθcosθ (17) hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 14 / 56http

15 力的合成 力的分解與合成 F F 任何兩個以上的力 (F 1, F 2,...) 均可進行力的合成, 合成的方式為相互以力的向量起點與終點在不進行旋轉的情況下進行連接, 再將最後連接完成之力的向量組合的起點與終點拉直線連接, 所連接成的直線以向量起點及向量終點為直線的向量方向, 此直線即為合成力 將所有力在合成力方向上進行投影, 其和為合成力, 所有力的個別與合成力方向之法線方向的投影大小合成相同 方向相反 F 1 sinθ 1 = F 2 sinθ 2 (18) Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 15 / 56http

16 向量相加 力的分解與合成 向量具備大小與方向, 向量相加時, 必須特別考慮方向的影響 R = A + B = B + A (19) hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 16 / 56http

17 向量相減 力的分解與合成 向量具備大小與方向, 方向相反之向量, 其值大小加上負號 R = A B = A + ( B) (20) Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 17 / 56http

18 力的分解與合成 Cosine Law A b c Acosc B h B-Acosc a C A 2 = h 2 + (Acosc) 2 (21) C 2 = h 2 + (B Acosc) 2 (22) (21)-(22) A 2 C 2 = (Acosc) 2 (B Acosc) 2 (23) = B 2 + 2ABcosc (24) C 2 = A 2 + B 2 2ABcosc (25) C = A 2 + B 2 2ABcosc (26) Cosine Law: C = A 2 + B 2 2ABcosc Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 18 / 56http

19 Sine Law 力的分解與合成 h c = Asinb = Bsina (27) A b c C B a h b = Asinc = Csina (28) h a = Bsinc = Csinb (29) A = B sina sinb (30) A = C sina sinc (31) B = C sinb sinc (32) A = B sina sinb = C sinc (33) Sine Law: A sina = B sinb = C sinc Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 19 / 56http

20 Cosine and Sine Law 力的分解與合成 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 20 / 56http

21 力的分解與合成 平行四邊形幾何 α + β = 180 (34) α + (β γ) + γ = 180 (35) 平行線 平行線 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 21 / 56http

22 力的分解與合成 課堂練習 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 22 / 56http

23 力的分解與合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 22 / 56http

24 力的分解與合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 22 / 56http

25 力的分解與合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 22 / 56http

26 力的分解與合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 22 / 56http

27 力的分解與合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 22 / 56http

28 力的分解與合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 22 / 56http

29 力的分解與合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 22 / 56http

30 力的分解與合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 22 / 56http

31 共平面力的合成 共平面力的合成 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 23 / 56http

32 共平面力的合成 卡氏座標 (Cartesian Coordinate System) 共平面力的分解與合成都可基於卡氏座標, 將所有力均先行分解成 x 與 y 方向的分力, 再分別對 x 與 y 方向的分力進行力的合成 F = F x i + F y j (36) 其中, i 與 j 分別為 x 與 y 方向的單位向量 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 24 / 56http

33 共平面力的合成 共平面力的合成 F 1 = F 1x i + F1y j (37) F 2 = F 2x i + F2y j (38) F 3 = F 3x i F3y j (39) F R = F 1 + F 2 + F 3 (40) = F 1x i + F1y j F2x i + F2y j + F3x i F3y j (41) = (F 1x F 2x + F 3x) i + (F 1y + F 2y F 3y ) j (42) = (F Rx ) i + (F Ry ) j (43) F Rx = F x (44) F Ry = F y (45) F R = FRx 2 + F Ry 2 (46) θ = tan 1 F Ry F Rx (47) Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 25 / 56http

34 向量力的分解 共平面力的合成 F x = Fcosθ (48) F y = Fsinθ (49) F x F = a c (50) F x = F ( a c ) (51) F y F = b c (52) F y = F ( b c ) (53) hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 26 / 56http

35 共平面力的合成 課堂練習 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 27 / 56http

36 共平面力的合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 27 / 56http

37 共平面力的合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 27 / 56http

38 共平面力的合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 27 / 56http

39 共平面力的合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 27 / 56http

40 共平面力的合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 27 / 56http

41 共平面力的合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 27 / 56http

42 共平面力的合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 27 / 56http

43 共平面力的合成 F 1x = F 1 cos(15 ) (54) F 1y = F 1 sin(15 ) (55) F 2x = F 2 sin(10 ) (56) F 2y = F 2 cos(10 ) (57) F Rx = F 1 cos(15 ) + F 2 sin(10 ) (58) F Ry = F 1 sin(15 ) + F 2 cos(10 ) (59) F R = FRx 2 + F Ry 2 (60) θ = F Ry (61) F Rx F 1 = F 1x i + F 1y j = F 1 cos(15 ) i + F 1 sin(15 ) j (62) F 2 = F 2x i + F 2y j = F 2 sin(10 ) i + F 2 cos(10 ) j (63) F R = (F 1x + F 2x ) i + (F 1y + F 2y ) j (64) = (F 1 cos(15 ) + F 2 sin(10 )) i + (F 1 sin(15 ) + F 2 cos(10 )) j (65) Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 28 / 56http

44 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 29 / 56http

45 右手定則 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 右手定則以張開之右手四指方向為 x 軸方向, 再依握拳時的方向指向 y 軸方向, 右手之大姆指指向 z 軸方向 A = A x + A y + A z (66) = A x i + A y j + A z k (67) 其中, i j 與 k 分別為 x y 與 z 方向的單位向量 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 30 / 56http

46 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 三維方向力分解可以正立方體為之, 其中, 三維方向力為正立方體之對角線方向 A z = Acosφ (68) A = Asinφ (69) A x = A cosθ = Asinφcosθ (70) A y = A sinθ = Asinφsinθ (71) A = Asinφcosθ i + Asinφsinθ j + Acosφ k (72) R = A + B (73) = (A x + B x) i + (A y + B y ) j + (A z + B z) k (74) F R = F (75) = F x i + Fy j + Fz k (76) Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 31 / 56http

47 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 三維合力 (Three Dimensional Force Resultant) 當討論作用在一質點上的立體空間上之多個方向的力量和, 稱之為三維合力 A = A x i + A y j + A z k (77) A = A 2 x + A 2 y (78) A = A 2 z + A 2 (79) = A 2 x + A 2 y + A 2 z (80) hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 32 / 56http

48 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 三維合力 (Three Dimensional Force Resultant) cosα = A x A, cosβ = A y A, cosγ = A z A (81) cos 2 α + cos 2 β + cos 2 γ = A2 x + A 2 y + A 2 z A 2 = 1 (82) A = Acosα i + Acosβ j + Acosγ k (83) Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 33 / 56http

49 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 三維力之方向向量 任何一力 ( A) 均包含力的大小 (A) 與力的方向 ( u A ) 兩元素 A = A x + A y + A z (84) = A x i + Ay j + Az k (85) = Acosα i + Acosβ j + Acosγ k (86) = A(cosα i + cosβ j + cosγ k) (87) = A u A (88) u A = A A = A(cosα i + cosβ j + cosγ k) A (89) (90) = cosα i + cosβ j + cosγ k (91) 其中, i j 與 k 分別為 x y 與 z 方向的單位向量, u A 為 A 力的方向 單位向量 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 34 / 56http

50 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 課堂練習 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 35 / 56http

51 解題技巧 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 x z y 求解三維方向力的合成之技巧乃先分別標出各點的卡氏座標表示, 再將各力以卡氏座標表示, 並依下列關係式進行加總 F 1 = OA F 1 (cosα 1 i + cosβ1 j + cosγ1 k) = F1 ( OA ) = F (x 1 0) i + (y 1 0) j + (z 1 0) k 1( (x1 0) 2 + (y 1 0) 2 + (z 1 0) 2 ) F 2 = OB F 2 (cosα 2 i + cosβ2 j + cosγ2 k) = F2 ( OB ) = F (x 2 0) i + (y 2 0) j + (z 2 0) k 2( (x2 0) 2 + (y 2 0) 2 + (z 2 0) 2 ) F = OC F (cosα i + cosβ j + cosγ k) = F ( OC ) = F ( (x 3 0) i + (y 3 0) j + (z 3 0) k (x3 0) 2 + (y 3 0) 2 + (z 3 0) 2 ) F = F1 + F 2 (92) cosα cosβ2 1 + cosγ2 1 = cosα cosβ2 2 + cosγ2 2 = cosα2 + cosβ 2 + cosγ 2 = 1 (93) Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 36 / 56http

52 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 36 / 56http

53 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 36 / 56http

54 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 36 / 56http

55 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 36 / 56http

56 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 36 / 56http

57 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 36 / 56http

58 三維 (Three Dimension) 方向力的合成 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 36 / 56http

59 位置向量與力的延伸 位置向量與力的延伸 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 37 / 56http

60 位置向量與力的延伸 位置向量 (Position Vector) 一個方向必須由兩個點或位置才能完成, 其中一個點為起點或起始位置, 另一個點為終點或終止位置, 方向向量乃由起點或起始位置指向終點或終止位置, 連接起點與終點的方向向量稱為位置向量 (Position Vector), 位置向量 (Position Vector) 包含兩點距離與單位向量 (Unit Vector) 或單位位置向量 (Unit Position Vector), 位置向量與兩點距離的比值即為單位向量 空間中任何一個位置均可以卡氏座標表達其位置 P(x,y,z), 位置向量 ( r) 乃對此位置的卡氏座標向量表達, 即自座標原點 O(0,0,0) 指向位置 P(x,y,z) 方向向量 : r = OP = (x 0) i + (y 0) j + (z 0) k = x i + y j + z k r = OP = (x 0) 2 + (y 0) 2 + (z 0) 2 其中, r r 為單位向量, OP 為原點 O(0, 0, 0) 座標到 P(x, y, z) 點座 標的方向向量, 或稱為位置向量,OP 則為連結原點 O(0, 0, 0) 座 標到 P(x, y, z) 點座標的距離, 或稱長度 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 38 / 56http

61 一維方向力 位置向量與力的延伸 任何一力 ( F ) 皆由力的大小 (F) 與方向 ( u) 所組成, 其中, 方向亦可稱為單位位置向量 (Unit Position Vector), 或單位向量 (Unit Vector) 一維方向力 : x OA F = F u = F OA (94) = F x i (95) F = F x (96) u = i (97) = OA OA = (x 1 0) i (x1 0) 2 (98) OA = (x 1 0) i (99) OA = (x 1 0) 2 (100) 其中, OA 為由原點 O(0) 座標到 A(x 1 ) 點座標的方向向量, 或稱為位置向 量,OA 則為連結原點 O(0) 座標到 A(x 1 ) 點座標的距離, 或稱長度 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 39 / 56http

62 二維方向力 位置向量與力的延伸 二維方向力 : y x F 1 = F 1 a (101) = F 1x i + F1y j (102) = F 1 cosθ 1 i + F1 sinθ 1 j (103) a = cosθ 1 i + sinθ1 j (104) a = = OA OA x 1 0 y 1 0 i + j (x1 0) 2 + (y 1 0) 2 (x1 0) 2 + (y 1 0) 2 (105) = x 1 y 1 i + j (106) x1 2 + y 1 2 x1 2 + y 1 2 其中, a 為單位向量, OA 為原點 O(0, 0) 座標到 A(x 1, y 1 ) 點座標的方向向量, 或稱為位置向 量,OA 則為連結原點 O(0, 0) 座標到 A(x 1, y 1 ) 點座標的距離, 或稱長度 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 40 / 56http

63 二維方向力 - Continued 位置向量與力的延伸 二維方向力 : y x F 2 = F 2 b (107) = F 2x i + F2y j (108) = F 2 cosθ 2 i + F2 sinθ 2 j (109) b = cosθ2 i + sinθ2 j (110) OB b = OB x 2 0 = y 2 0 i + j (x2 0) 2 + (y 2 0) 2 (x2 0) 2 + (y 2 0) 2 (111) = x 2 y 2 i + j (112) x2 2 + y 2 2 x2 2 + y 2 2 其中, b 為單位向量, OB 為原點 O(0, 0) 座標到 B(x 2, y 2 ) 點座標的方向向量, 或稱為位置向 量,OB 則為連結原點 O(0, 0) 座標到 B(x 2, y 2 ) 點座標的距離, 或稱長度 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 41 / 56http

64 二維方向力 - Continued 位置向量與力的延伸 二維方向力 : F = F u (113) y x = F 1 F 2 (114) = F 1 a F 2 b (115) = F 1x i + F1y j + F2x i F2y j (116) = F 1 cosθ 1 i + F1 sinθ 1 j + F2 cosθ 2 i F2 sinθ 2 j (117) = (F 1 cosθ 1 + F 2 cosθ 2 ) i + (F 1 sinθ 1 F 2 sinθ 2 ) j (118) u = = BA BA x 1 x 2 y 1 y 2 i + j (x1 x 2 ) 2 + (y 1 y 2 ) 2 (x1 x 2 ) 2 + (y 1 y 2 ) 2 (119) 其中, u 為單位向量, BA 為 B(x 2, y 2 ) 點座標到 A(x 1, y 1 ) 點座標的方向向量, 或稱為位置向 量,BA 則為連結 B(x 2, y 2 ) 點座標到 A(x 1, y 1 ) 點座標的距離, 或稱長度 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 42 / 56http

65 三維方向力 位置向量與力的延伸 三維方向力 : x z y F 1 = F 1 a (120) = F 1x i + F1y j + F1z k (121) = F 1 cosα 1 i + F1 cosβ 1 j + F1 cosγ 1 k (122) a = cosα 1 i + cosβ1 j + cosγ1 k (123) a = = OA OA = x 1 0 (x1 0) 2 + (y 1 0) 2 + (z 1 0) 2 i + y 1 0 (x1 0) 2 + (y 1 0) 2 + (z 1 0) 2 j z k (x1 0) 2 + (y 1 0) 2 + (z 1 0) 2 x 1 y 1 i + z 1 j + k (124) x1 2 + y z2 1 x1 2 + y z2 1 x1 2 + y z2 1 其中, a 為單位向量, OA 為原點 O(0, 0, 0) 座標到 A(x 1, y 1, z 1 ) 點座標的方向向量, 或稱為位置向 量,OA 則為連結原點 O(0, 0, 0) 座標到 A(x 1, y 1, z 1 ) 點座標的距離, 或稱長度 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 43 / 56http

66 三維方向力 - Continued 位置向量與力的延伸 三維方向力 : x z y F 2 = F 2 b (125) = F 2x i F2y j + F2z k (126) = F 2 cosα 2 i F2 cosβ 2 j + F2 cosγ 2 k (127) b = cosα2 i cosβ2 j + cosγ2 k (128) b = OB OB = x 2 0 (x2 0) 2 + (y 2 0) 2 + (z 2 0) 2 i + y 2 0 (x2 0) 2 + (y 2 0) 2 + (z 2 0) 2 j z k (x2 0) 2 + (y 2 0) 2 + (z 2 0) 2 = x 2 y 2 i + z 2 j + k (129) x2 2 + y z2 2 x2 2 + y z2 2 x2 2 + y z2 2 其中, b 為單位向量, OB 為原點 O(0, 0, 0) 座標到 B(x 2, y 2, z 2 ) 點座標的方向向量, 或稱為位置向 量,OB 則為連結原點 O(0, 0, 0) 座標到 B(x 2, y 2, z 2 ) 點座標的距離, 或稱長度 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 44 / 56http

67 三維方向力 - Continued 位置向量與力的延伸 三維方向力 : x z y F = F u (130) = F1 F 2 (131) = F 1 a F 2 b (132) = F 1x i + F1y j + F1z k F2x i + F2y j F2z k (133) = F 1 cosα 1 i + F1 cosβ 1 j + F1 cosγ 1 k F2 cosα 2 i + F2 cosβ 2 j F2 cosγ 2 k = (F 1 cosα 1 F 2 cosα 2 ) i + (F 1 cosβ 1 F 2 cosβ 2 ) j + (F 1 cosγ 1 F 2 cosγ 2 ) k u = BA BA = x 1 x 2 (x1 x 2 ) 2 + (y 1 y 2 ) 2 + (z 1 z 2 ) 2 i + y 1 y 2 (x1 x 2 ) 2 + (y 1 y 2 ) 2 + (z 1 z 2 ) 2 j z 1 z 2 + k (x1 x 2 ) 2 + (y 1 y 2 ) 2 + (z 1 z 2 ) 2 其中, u 為單位向量, BA 為 B(x 2, y 2, z 2 ) 點座標到 A(x 1, y 1, z 1 ) 點座標的方向向量, 或稱為位置向 量,BA 則為連結 B(x 2, y 2, z 2 ) 點座標到 A(x 1, y 1, z 1 ) 點座標的距離, 或稱長度 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 45 / 56http

68 位置向量與力的延伸 位置向量 (Position Vector) 與力的延伸 如果空間中兩個位置 A(x A, y A, z A ) 及 B(x B, y B, z B ), 其個別位置向量 r A 及 r B 為 r A = x A i + ya j + za k (134) r B = x B i + yb j + zb k (135) 則由 A 點指向 B 點之連結兩個位置點的位置向量 r 為 r = AB (136) = r B r A (137) = (x B i + yb j + zb k) (xa i + ya j + za k) (138) = (x B x A ) i + (y B y A ) j + (z B z A ) k (139) r = AB = (x B x A ) 2 + (y B y A ) 2 + (z B z A ) 2 其中, r r 為單位向量, AB 為 A(x A, y A, z A ) 點座標 到 B(x B, y B, z B ) 點座標的方向向量, 或稱為位置向量,AB 則為 連結 A(x A, y A, z A ) 點座標到 B(x B, y B, z B ) 點座標的距離, 或稱長 度 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 46 / 56http

69 力的延伸 位置向量與力的延伸 F = F u (140) = F ( r r ) (141) = F ( (x B x A ) i + (y B y A ) j + (z B z A ) k (xb x A ) 2 + (y B y A ) 2 + (z B z A ) 2 ) (142) Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 47 / 56http

70 位置向量與力的延伸 課堂練習 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 48 / 56http

71 解題技巧 位置向量與力的延伸 x z y 求解位置向量與力的延伸之技巧乃先分別標出各點的卡氏座標表示, 再將個別連接兩點的位置向量以卡氏座標表示, 並依下列關係式進行表達 AB = (x 2 x 1 ) i + (y 2 y 1 ) j + (z 2 z 1 ) k (143) AB = (x 2 x 1 ) 2 + (y 2 y 1 ) 2 + (z 2 z 1 ) 2 (144) F = AB F ( AB ) = F ( (x 2 x 1 ) i + (y 2 y 1 ) j + (z 2 z 1 ) k (x2 x 1 ) 2 + (y 2 y 1 ) 2 + (z 2 z 1 ) ) 2 (145) 其中, AB 為 A 點指向 B 點之位置向量,AB 為 A 點到 B 點之距離 hen-ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 49 / 56http

72 位置向量與力的延伸 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 49 / 56http

73 位置向量與力的延伸 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 49 / 56http

74 位置向量與力的延伸 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 49 / 56http

75 位置向量與力的延伸 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 49 / 56http

76 位置向量與力的延伸 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 49 / 56http

77 位置向量與力的延伸 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 49 / 56http

78 位置向量與力的延伸 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 49 / 56http

79 位置向量與力的延伸 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 49 / 56http

80 向量夾角 向量夾角 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 50 / 56http

81 向量夾角 向量夾角 (Dot Product) Laws of Operation: 1 Commutative Law( 替換 ): A B = B A A B = ABcosθ (146) = (A x i + Ay j + Az k) (Bx i + By j + Bz k) (147) = A xb x( i i) + A xb y ( i j) + A xb z( i k) +A y B x( j i) + A y B y ( j j) + A zb y ( k j) +A zb x( k i) + A zb y ( k j) + A zb z( k k)(148) = A xb x + A y B y + A zb z (149) θ = cos 1 ( A B AB ), 0 θ 180 (150) 2 Multiplication by a Scalar( 純量積 ): a( A B) = (a A) B = A (a B) 3 Distribution Law( 分配 ): A ( B + D) = ( A B) + ( A D) Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 51 / 56http

82 Dot Product 向量夾角 任何一力 ( F ) 皆由力的大小 (F) 與單位向量 ( r r ) 所組成, 數學運算 Dot Product 乃在表達力 ( F ) 在與一位置向量 ( r) 夾角 (θ) 之方向上的分力 (F r ) 與位置向量之長度乘積大小 r F = rfcosθ (151) F r = r r F = Fcosθ (152) ( r r F )( r r ) = Fcosθ( r r ) (153) 其中, r r 為單位向量 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 52 / 56http

83 向量夾角 課堂練習 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 53 / 56http

84 解題技巧 向量夾角 x z y 求解位置向量與力的夾角之技巧乃先分別標出各點的卡氏座標表示, 再將個別連接兩點的位置向量以卡氏座標表示, 並依下列關係式進行表達 AB = (x 2 x 1 ) i + (y 2 y 1 ) j + (z 2 z 1 ) k (154) AB = (x 2 x 1 ) 2 + (y 2 y 1 ) 2 + (z 2 z 1 ) 2 (155) BC = (x 3 x 2 ) i + (y 3 y 2 ) j + (z 3 z 2 ) k (156) BC = (x 3 x 2 ) 2 + (y 3 y 2 ) 2 + (z 3 z 2 ) 2 (157) BC F = F ( BC ) = F ( (x 3 x 2 ) i + (y 3 y 2 ) j + (z 3 z 2 ) k (x3 x 2 ) 2 + (y 3 y 2 ) 2 + (z 3 z 2 ) 2 ) (158) F AB = F ABcosθ (159) Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 54 / 56http

85 向量夾角 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 54 / 56http

86 向量夾角 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 54 / 56http

87 向量夾角 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 54 / 56http

88 向量夾角 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 54 / 56http

89 向量夾角 Engineering Mechanics: Statics, Twelfth Edition Russell C. Hibbeler Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 54 / 56http

90 向量夾角 結論 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 55 / 56http

91 結論 向量夾角 靜力學主要用來分析結構的力平衡問題, 力的平衡分析則可透過向量合成與分解的方式來進行 所有力均可以卡氏座標進行表示, 透過力透過的卡氏座標表答方式再進行力的合成, 可解決並求得所有向量力的合成力, 對於較為簡單的二維向量力的合成, 則可使用 Cosine 與 Sine 定律快速求解 另外, 任何一力 ( F ) 皆由力的大小 (F) 與單位向量 ( r r ) 或方向所組成, 一個方向必須由兩個點或位置才能完成, 其中一個點為起點或起始位置, 另一個點為終點或終止位置, 方向向量乃由起點或起始位置指向終點或終止位置, 連接起點與終點的方向向量稱為位置向量 (Position Vector), 位置向量 (Position Vector) 包含兩點距離與單位向量 (Unit Vector) 或單位位置向量 (Unit Position Vector), 位置向量與兩點距離的比值即為單位向量 Chen-Ching Ting ( 丁振卿 ) Mechanical Engineering, National 力與能 Taipei ForceUniversity and Energy of Technology ( 國立台北科技大學機械系 March 15, 2011 ) Homepage: 56 / 56http

(p.29). (a) F Qq r 2 ()() N (b) Q 2 r 2 F ( 2 )() Q 0 5 C 2. (a) F (b) F 3. 7 (p.42). (a) T (b) F (c) T 2. (a) A (b) (c) 4. (a) 4 (b) (

(p.29). (a) F Qq r 2 ()() N (b) Q 2 r 2 F ( 2 )() Q 0 5 C 2. (a) F (b) F 3. 7 (p.42). (a) T (b) F (c) T 2. (a) A (b) (c) 4. (a) 4 (b) ( 20 (p.7). (a) T (b) T (c) T (d) F 2. B 3. 3 (p.4). D 2. C D A B D B D B D 3. (a) F (b) F (c) T 4. 2 (p.0) 4 (p.23). (a) B (b) A P 2. (a) F (b) T 3. 4. 5. 6. (a) (b).6 0 9.6 0 9 0 0. (a) X Y (b) X Y Z 2.

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CIP / 005 ISBN X Ⅰ Ⅱ Ⅲ - - Ⅳ G CIP ISBN X/G http / /cbs pku edu cn pku edu CIP / 005 ISBN 7-30-08496-X Ⅰ Ⅱ Ⅲ - - Ⅳ G634 603 CIP 004 353 ISBN 7-30-08496-X/G 380 0087 http / /cbs pku edu cn 67505 58874083 67656 xxjs@pup pku edu cn 675490 787 09 6 4 75 383 005 005 9 00 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

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x y 7 xy = 1 b c a b = x x = 1. 1 x + 17 + x 15 = 16 x + 17 x 15 + 17 15 x + 17 - x 15 = (x x ) ( ). x + 17 + x 15 x + y + 9 x + 4 y = 10 x + 9 y + 4 = 4xy. 9 4 ( x + ) + ( y + ) = 10 x y 9 ( x + )( ).

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2 23 (b) 4. (a) B X = µ 0I = (4π 10 7 )(1.5) X 2π(0.045) = 6.67 μt B Y = µ 0I = (4π 10 7 )(1.5) Y 2π(0.015) = 20 μt (b) B X = µ 0I = (4π 10 7 )(2) X 2

2 23 (b) 4. (a) B X = µ 0I = (4π 10 7 )(1.5) X 2π(0.045) = 6.67 μt B Y = µ 0I = (4π 10 7 )(1.5) Y 2π(0.015) = 20 μt (b) B X = µ 0I = (4π 10 7 )(2) X 2 23 (b) 1 (p. 192) 1. (a) F (b) F 2. (a) C C B B B A (b) 2 (p. 196) 1. (a) T (b) F (c) T 2. (a) W 4. 3 (p. 205) 1. A A 2. (a) F (b) T 3. 4. (a) (b) Z 3. (a) 2 23 (b) 4. (a) B X = µ 0I = (4π 10 7 )(1.5)

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1 相對內容大綱 : 高考課程大網第一章第 3 節 參考 : 高級程度物理第一冊第七章 6.0 6. 6. 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.0 6. 6.0 CD 6. P ( x, y (pola coodinate P (,θ ( 6.. P θ OP x B s θ P θ (angula position θ θ [ θ ](angula displacement θ

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