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110指考物理分科考科_06


<單選題>圖1為起重機示意圖,起重機臂 \( PO \) 和水平線的夾角為60°,且可繞O點自由轉動,其質量為200 kg且分布均勻,鋼索PS段和水平線的夾角為30°,\( PSO \) 位於垂直面。起重機臂右端懸掛一質量為160 kg的重物,若此時處於平衡狀態,且整條鋼索質量可忽略不計,則鋼索上的張力是多少N?(取重力加速度 \( g = 10 \text{m/s}^2 \))

(A)1600
(B)2600
(C)3200
(D)3600
(E)5200

答案

略解:以 O 為支點,合力矩為零。
起重機臂重 \( Mg = 2000 \text{N} \),作用於中點。
重物重 \( mg = 1600 \text{N} \)。
設 OP 長 \( \ell \),張力 T 的力臂為 \( \ell \sin 30^\circ = \frac{\ell}{2} \)。
力矩平衡:\( T \cdot \frac{\ell}{2} = Mg \cdot \frac{\ell}{2} \cos 60^\circ + mg \cdot \ell \cos 60^\circ \)。
\( \frac{T}{2} = 2000 \times \frac{1}{4} + 1600 \times \frac{1}{2} = 500 + 800 = 1300 \Rightarrow T = 2600 \text{N} \)。
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