سوال ۶۷ کنکور ارشد مهندسی مکانیک ۱۴۰۳
میلهٔ نازک خمیده از سه بخش قوسی به شعاعهای ، و تشکیل شده است، که در نقاط اتصال بر هم مماس هستند. زاویهٔ مرکزی هر یک از قوسها است. نسبت به چقدر باشد، تا مرکز خط میله روی خط قرار گیرد؟ شکل: قوس میانی زیر و دو قوس کناری بالای آن هستند؛ برای یک قوس، داده شده است.
پاسخ صحیح: گزینهٔ C —
ارتفاع بالای وتر مشترک را مثبت بگیرید. ضریب مثبت فاصلهٔ مرکز هندسی قوس از وتر را چنین تعریف کنید:
ارتفاع مراکز قوسهای کناری مثبت و ارتفاع مرکز قوس میانی منفی است. چون میله یکنواخت است، مرکز آن با وزندهی برحسب طول قوس محاسبه میشود:
با صفر قرار دادن صورت کسر داریم:
این نتیجه گزینهٔ ۳ است. چون زاویهٔ مرکزی هر سه قوس یکسان است، ضریب زاویه حذف میشود. گزینههای ۱ و ۲ آن را بهاشتباه نگه داشتهاند؛ گزینهٔ ۴ تعادل ممان اول را برآورده نمیکند. نسبت نهایی بیبعد است.
نکتهٔ کنکوری: مرکز هندسی سیم با طول وزندهی میشود؛ سهم هر قوس در این مسئله متناسب با مربع شعاع آن است.