110年 鐵路特考 員級 機械工程 機械力學概要 試卷

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年公務人員特種考試警察人員、一般警察人員、
國家安全局國家安全情報人員考試及110年特種考試
交通事業鐵路人員、退除役軍人轉任公務人員考試試題
考試別
:
鐵路人員考試
等 別
:
員級考試
類科組別
:
機械工程
科 目
:
機械力學概要
考試時間
:
1
小時
30
分
:
※注意:可以使用電子計算器。
不必抄題,作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上,於本試題上作答者,不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外,應使用本國文字作答。
代號:
80430
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註:1.答題時必須寫清楚解題之各過程(含圖)步驟,只有答案而過程不
清楚者,不予計分。
2.解題時如需材料性質,請一律用結構用鋼;未註明單位之長度,
一律為 mm。
3.結構用鋼性質:
⑴抗拉強度 400 MPa、降伏強度 250 MPa、比重 7.8
⑵楊氏係數(彈性模數)E= 210,000 MPa、Poisson 比= 0.3
一、如圖⑴所示,寬 a、高 b之均質物體 m置於水平面上,且於高度 h處施
加水平推力 F而產生滑動,若物體與 AB 面間之摩擦係數為
0.2
k
,則
若物體 m需要維持在 AB 面滑動、不致傾倒,試分析該推力 F之高度
h最高應維持在若干以下?(10 分)
當m為10 kg、
/ 1/3
a b
且
/2
h b
時,若以 30 N 之推力由靜止推動該
物體,試問 2 s 後該物體滑動之速度為何?(10 分)
圖⑴
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二、列車含動力車 A重50 公噸及車廂 B、C重各 20 公噸以車速 90 km/h 行
駛,當瞬間完全切斷動力、並施加煞車於 A車減速,列車行至 D處完全
停止,參考圖⑵,若煞車完全煞死時,車輪與軌道間之滑動摩擦係數為
常數
0.3
k
,試回答下列問題:
列車停止所需距離 d至少需要多少?(10 分)
B、C車廂間之作用力為何?(10 分)
煞車作用 1.5 s 後,則該列車仍保有多少之動能?煞車平均可消耗功率
為何?(10 分)
圖⑵
三、質量 0.5 kg 之物體 m由A處沿軌道 ABC 從靜止自由落下,軌道與物體
間之摩擦係數為
0.2
k
,如圖⑶所示,則物體 m
到達 B處時,其速度為何?(10 分)
若物體停止於 C處,則距坐標 y軸之距離 d為多少 mm?(10 分)
圖⑶
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四、直徑 20 mm 之L形圓截面結構用鋼棒 ABC 焊接固定於 D,如圖⑷所
示,當 A處承受
ˆ
ˆ
ˆ
200 300 400
A
F i j k
N之集中外力,若需要評估 B截
面處之應力,則
試畫出 B截面處之自由體圖,並將截面上內力與力矩之方向、大小及
坐標標示於自由體圖上(參考圖 4a)。(5分)
表面 BZ處之應力值為多少?繪出應力元素並標示所計算之應力值
(參考圖 4b)。(15 分)
依最大剪應力破壞理論,BZ處之安全因素(safetyfactor)為多少?(10 分)
但答題時必須依照圖⑷之坐標系統。
圖⑷
FA
B
Z
20
D
X
Z
Y
C
1
00
B
Y
O
A
圖
(4b)
圖
(4
a
)
x
y
xy
X
Y
BZ
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