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工程力學( 含靜力學與動力學) 準備要領

工程力學是機械、應力、航太、醫工、造船、生機、工科、機電等研究所考試的專業科目;一般而言,工程力學包含靜力學與動力學,而動力學又包含運動學及力動學兩大部分。整個動力學是以牛頓第二運動定律為基礎,而靜力學在訓練分析物體的受力情況,運動學在描述物體的運動情形,將兩者結合之後,即可求解力動學的問題。在準備工程力學時,應當先了解兩者之間的關係,較能在考場上獲取高分。

1、確實了解各單元之觀念說明及公式推導,掌握各章節學習目標。
2、上課解說的例題務必融會貫通,熟記課堂中學習到的破題要領。
3、勤加練習考古題,有助於在考場上秒殺類似題型。
4、藉由讀書會互相討論、課堂下課時與老師討論學習問題,有助於釐清觀念、提高讀書與複習效率。

單元內容 重點方向
質點運動學 1. 直線運動之表示法及其運動量之微積分運算。
2. 曲線運動之各種座標表示法及其應用。
3. 相依運動與相對運動。
鋼體運動學 1. 鋼體運動公式之使用。
2. 瞬心法。
3. 純滾動問題。
4. 相對於旋轉座標之運動。
5.3D 鋼體之角運動。
質點力動學 1. 牛頓第二運動定律之使用。
2. 外力圖與有效力圖之繪製。
平面鋼體力動學 1. 鋼體牛頓第二運動定律之應用。
2. 外力圖與有效力圖之繪製。
3. 不同運動型式之分析方法要點。
功能原理 1. 功、位能即動能之求算。
2. 功能原理之推導及應用。
3. 機械能守恆問題。
衡量與動量原理 1. 衡量即動量之求算。
2. 線衡量與線動量原理之應用。
3. 角衡量與角動量原理之應用。
4. 碰撞問題。
3D 鋼體動力學 1.3D 鋼體角動量與動能之求算。
2. 穩態進動問題。
3. 繞固定軸轉動問題。
解析力學 1. 虛功原理與最小位能原理。
2.Lagrange equation。
振動學 1. 無阻尼之自由振動與強迫振動。
2. 運動方程式之推導與求解。
3. 自然頻率之求算。
4. 有阻尼之自由振動與強迫振動。
靜力平衡 1. 靜力平衡式之使用。
2. 自由體圖之繪製。
3. 摩擦問題。
結構平衡分析 1. 桁架問題。
2. 構架問題。



熱力學、流體力學準備要領

在有關熱力、流力學考題中,考題的題型可分類為『觀念型』、『證明型』及『計算型』,個別的解法及準備要領皆略有不同,分別說明如下:

觀念型

此類題型要完全掌握拿滿分,必須仰賴對於熱力學的所有章節全盤性瞭解與各環節之關聯與其應用。思考題意與其相關的物理觀念為何?並搭配適當的數學模型予以求解並試著以文字敘述來描述你的解法,以提供閱卷者一個給您高分的依據。

證明型

先將題意的要求確定,搭配適當的假設條件(題意會給定或需自行假設),通常還需搭配其它的方程式予以聯立求解,要搭配何種方程式,這就需觀察題意或仰賴平常的練習及對參數的敏感度來找出。

計算型

此類題型雖是相對最簡單,但其陷阱或考生的失誤率卻是最大的,所謂的陷阱,比方說題目數據方面的單位是為不同,或出了相當少見的單位轉換(尤其英制單位,考生們大都不熟),若一不注意,就任意將其代入方程式中,可能會因此全盤皆沒,故需謹慎小心。

熱力學解題技巧

無論是為何種題型,老師經研讀了許多有關熱力學方面資料及搭配多年的教學經驗、解了上萬題的解題歷練,將熱力學解題技巧歸納如下,以供同學們有一個解題概念的歸屬:

Step1 看清題意

先看清題目並將題意之重點圈出,以利在解題時的思維。

Step2 確定系統

將題意之物理問題予以確定是為封閉系統或為開放系統。例如一般常見之活塞- 汽缸系統是為封閉系統,汽車水箱、渦輪機是開放系統…等等。

Step3 繪出示意圖

將題意之物理系統圖繪出。包含系統邊界及狀態圖,例如考慮一活塞- 汽缸系統,且活塞在作壓縮動作。

Step4 標出流體

將題意之工作流體確定。如流體是為理想氣體或不可壓縮流體等等。

Step5 建立方程式

若步驟4 能順利並正確的進行,則即可建立適當的數學方程式。例如理想氣體狀態方程式,及熱力學之定律關係式。  

Step6 小心單位

在最後代入數據方面,要千萬小心數據的單位一致性,若此步失誤,則可謂前功盡棄!千萬小心!例如第一定律的焓項與動能項的相加減,需將動能項先除10 的3 次方再予以相加,其答案單位方同為kJ/kg。

熱力學單元 研究所 高普考
熱力緒論 ★★ ★★
純質的性質及狀態 ★★ ★★
熱力學第一定律 ★★★★ ★★★★★
熱力學第二定律 ★★★★★ ★★★★★
★★★★★ ★★★★★
可用能 ★★★
動力系統 ★★★★ ★★★★★
熱力關係式 ★★★ ★★
氣體混合
化學反應 ★★ ★★★

流體力學解題技巧

Step1 看清題意

先看清題目並將題意之重點圈出,以利在解題時的思維。

Step2 確定所需使用相關公式

將題意之物理問題予以確定之後,應可得到相當的數學模型。

Step3 找出數學模型的關聯性

找出質量守恆與動量守恆之間關聯性。

Step4 小心單位

在最後代入數據方面,要千萬小心數據的單位一致性,若此步失誤,則可謂前功盡棄!千萬小心!例如第一定律的焓項與動能項的相加減,需將動能項先除10 的3 次方再予以相加,其答案單位方同為kJ/kg。

流體力學單元 機械、應力、航太、工科 環工、土木、水利
流力緒論 ★★ ★★
靜力學 ★★ ★★★
動力學 ★★★★ ★★★★
柏努利方程式 ★★★★★ ★★★★★
流動的微分解析 ★★★★ ★★★★
因次分析 ★★★★★ ★★★★★
管內黏性流動 ★★★★★ ★★★★★
經過沈體的流動 ★★★★★ ★★★★
明渠流 ★★★★
可壓縮流 ★★★





自動控制 準備要領

自動控制是很好入門、好學習和好拿分的科目,在工業界( 半導體業、科技業、IC 設計、生物醫學、機器人、傳統產業…等) 更是不可或缺的一環。由於自動控制考題的靈活度很高,因此首先需要理解觀念與公式的源由,在每章節結束之後,須勤加練習題目,來增強觀念的應用與解題的能力。

藉由各章節觀念的釐清、搭配題型的演練,最後將各章節的筆記與重點彙整為考試前的精華摘要,在融會貫通自動控制各章節後,上考場時必定能有亮眼的成績。以下列舉幾個重點準備方法供同學參考:

1.不論電機或機械所的題目,都建議同學多加練習,因為控制理論是相同的,可以藉由大量的練習來增加經驗與解題技巧;考前一個月再針對要報考的系所加強歷屆考題的演練,加強題型的熟練度。

2.各章節觀念與公式一定要先行理解,除了有助於學習之外,理解後自然會有助於記憶與解題。

3.加強章節與單元之間的連貫性,因為控制是一種主體,分成各章節是方便學習與教學,之後的整合才是完整的應用,之後藉由題目的演練來增加或培養經驗以及觀念的釐清。

4.多思考、多發掘問題,並與同學與老師建立良好的互動關係,經由討論可幫助及加強對於內容的吸收與問題釐清。




機械製造準備要領

機械製造的範圍較大,不少同學都會把機械製造留到最後才準備,或是想要靠記憶的方式來獲取考分,甚至有不少同學放棄這一科。建議同學千萬不能輕易放機械所的任一考科,因為放棄一科便等於白白放棄了上榜的機會,對於筆試總分上的差距可是非常大,單靠兩科的分數要贏過其他準備三科的考生,這機率微乎其微。機械製造的重點單元不外乎是金屬成型、切削理論、非傳統加工、製造材料等,只要有系統地將這些單元歸納整理,對於理解與記憶相當有幫助。由於機械製造的範圍很廣,不建議同學單純死背,一定要搭配老師上課的進度進行複習與題型演練,加上老師教授的口訣來進行記憶練習,便能將科目準備到能上考場的程度。另外,在物聯網、大數據應用的趨勢下,要留意相關軟硬體的應用與跨領域的結合,近年來的考題有越來越靈活的趨勢。以下提供一些考試方向供同學準備:
1.單獨考某種製程內容的比例已經較少,比較兩種製程或原理差異的比重相對較高。

2.有關產品設計、製造流程、操作安全性的考題可多加留意。

3.結合時代趨勢或社會重大建設等的技術性題目,建議在考前多模擬練習。

4.工業4.0 的趨勢下,如何結合與運用新的技術,可從硬體、軟體等面相多思考與注意相關產業訊息。




機械設計準備要領

機械設計的內容除了著重在機械元件原理的介紹外,近年來也陸續加入機械系統設計程序、機械設計的創意與表達、傳動元件、機構設計與分析、電子感測元件、細部設計的考量等單元。
加上物聯網與大數據的應用與發展越來越純熟,運用新技術在硬體方面有感測裝置、穿戴式裝置、網路裝置、機器人等,在軟體方面有大數據方溪、人工智慧、雲端平台、VR/AR 等;在工業4.0 的發展趨勢下,機械設計科目的準備務必要兼顧廣度與深度,理論與應用也同樣需要兼具。
未來工廠將結合雲端技術、物聯網、大數據管理、智慧裝置,從消費者的需求出發,讓製造端更加聰明,減少存貨、即時生產。未來台灣發展工業4.0 的重點產業,機械產業扮演重點的角色之一。

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