แนวข้อสอบ กว. Engineering Mechanics (Statics) พร้อมเฉลย

หัวข้อ “Engineering Mechanics (Statics)” เป็นส่วนหนึ่งของการสอบใบอนุญาตภาคีวิศวกร (กว.) บน TUE.expert มีข้อซ้อมหัวข้อนี้ 27 ข้อ อยู่ใน 2 ชุดซ้อม ด้านล่างคือตัวอย่าง 5 ข้อ พร้อมเฉลยและคำอธิบาย ลองตอบเองก่อน แล้วกด “ดูเฉลย” ใต้แต่ละข้อเพื่อตรวจคำตอบ

ตัวอย่างข้อสอบ Engineering Mechanics (Statics) 5 ข้อ

1. 1. กล่องมวล 20 kg วางอยู่บนพื้นราบ มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิต (coefficient of static friction) เท่ากับ 0.4 มีแรงดึง P กระทำทำมุม 25 องศาเหนือแนวราบ จงหาขนาดของแรง P ที่น้อยที่สุดที่ทำให้กล่องเริ่มเคลื่อนที่ (กำหนด g เท่ากับ 9.81 m/s ยกกำลังสอง)

   • A. 73 N
   • B. 78.5 N
   • C. 87 N
   • D. 106 N
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — 73 N

   เมื่อแรง P ทำมุมเหนือแนวราบ องค์ประกอบดิ่งของ P จะช่วยลดแรงปฏิกิริยาแนวฉาก N ทำให้แรงเสียดทานสูงสุดลดลง จากสมการสมดุล P คูณ cos 25 องศา เท่ากับค่าสัมประสิทธิ์เสียดทานคูณ (มวลคูณ g ลบ P คูณ sin 25 องศา) แก้สมการได้ P ประมาณ 73 N ตัวเลือก 78.5 N เป็นการคำนวณค่าสัมประสิทธิ์เสียดทานคูณน้ำหนักโดยไม่พิจารณาผลขององค์ประกอบดิ่งของแรง P ที่ช่วยลดแรงปฏิกิริยาแนวฉาก

2. 2. โครงข้อหมุนแบบรองรับอย่างง่าย (simply supported truss) มีปฏิกิริยาที่จุดรองรับด้านซ้าย RA เท่ากับ 40 kN เมื่อตัดผ่านโครงข้อหมุนด้วยระนาบตัด (method of sections) ที่ตำแหน่งห่างจากจุดรองรับด้านซ้าย 3 m โดยไม่มีแรงกระทำระหว่างจุดรองรับกับแนวตัด และคอร์ดบนอยู่สูงจากคอร์ดล่าง 2 m จงหาขนาดของแรงในสมาชิกคอร์ดบน (top chord) โดยใช้ผลรวมโมเมนต์รอบจุดต่อที่คอร์ดล่างตรงแนวตัด

   • A. 60 kN แรงอัด (compression)
   • B. 60 kN แรงดึง (tension)
   • C. 40 kN แรงอัด (compression)
   • D. 26.7 kN แรงอัด (compression)
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — 60 kN แรงอัด (compression)

   การหาผลรวมโมเมนต์รอบจุดต่อที่คอร์ดล่างตรงแนวตัดจะตัดผลของแรงในสมาชิกทแยงและคอร์ดล่างออกไป เหลือเพียง RA คูณ 3 เท่ากับ Ftop คูณ 2 ดังนั้น Ftop เท่ากับ 40 คูณ 3 หารด้วย 2 เท่ากับ 60 kN และเนื่องจากเป็นคอร์ดบนของโครงข้อหมุนรองรับอย่างง่ายที่รับแรงกดลง จึงเป็นแรงอัด ไม่ใช่แรงดึงตามตัวเลือก ข

3. 3. แรงขนาด 80 N กระทำที่จุด B ในทิศทางดิ่งลง โดยจุด B อยู่ห่างจากจุด O ไปทางขวาตามแนวราบเป็นระยะ 3 m จงหาขนาดและทิศทางของโมเมนต์ของแรงนี้รอบจุด O

   • A. 240 N.m ตามเข็มนาฬิกา
   • B. 240 N.m ทวนเข็มนาฬิกา
   • C. 80 N.m ตามเข็มนาฬิกา
   • D. 26.7 N.m ตามเข็มนาฬิกา
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — 240 N.m ตามเข็มนาฬิกา

   โมเมนต์คำนวณจาก M เท่ากับ F คูณระยะตั้งฉาก เท่ากับ 80 คูณ 3 เท่ากับ 240 N.m เนื่องจากแรงกดลงที่จุดซึ่งอยู่ทางขวาของ O จึงทำให้เกิดการหมุนตามเข็มนาฬิกา ตัวเลือก ข ผิดที่ทิศทาง ส่วน ง เกิดจากการหารแทนที่จะคูณระยะทาง

4. 4. แผ่นเหล็กบางรูปตัวที (T-section) ประกอบด้วยสี่เหลี่ยมผืนผ้าสองชิ้นเชื่อมต่อกัน ชิ้นล่างเป็นฐานกว้าง 10 เซนติเมตร สูง 4 เซนติเมตร วางอยู่บนแนวฐานที่ y เท่ากับ 0 ถึง 4 เซนติเมตร ชิ้นบนเป็นแผ่นตั้งกว้าง 6 เซนติเมตร สูง 10 เซนติเมตร วางต่อจากชิ้นล่างขึ้นไป คือช่วง y เท่ากับ 4 ถึง 14 เซนติเมตร จงหาตำแหน่งเซนทรอยด์ในแนวแกน y (วัดจากขอบล่างสุดของแผ่น)

   • A. 5.5 เซนติเมตร
   • B. 6.2 เซนติเมตร
   • C. 7.0 เซนติเมตร
   • D. 9.0 เซนติเมตร
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ B — 6.2 เซนติเมตร

   พื้นที่ชิ้นล่างเท่ากับ 40 ตารางเซนติเมตร มีเซนทรอยด์อยู่ที่ y เท่ากับ 2 เซนติเมตร และพื้นที่ชิ้นบนเท่ากับ 60 ตารางเซนติเมตร มีเซนทรอยด์อยู่ที่ y เท่ากับ 9 เซนติเมตร เมื่อถ่วงน้ำหนักด้วยพื้นที่จะได้ y-bar เท่ากับ (40 คูณ 2 บวก 60 คูณ 9) หารด้วย 100 เท่ากับ 6.2 เซนติเมตร ตัวเลือก 7.0 เซนติเมตร เป็นการใช้ครึ่งหนึ่งของความสูงรวมโดยไม่ได้ถ่วงน้ำหนักด้วยพื้นที่ของแต่ละชิ้น

5. 5. วัตถุมวล 50 kg วางอยู่บนพื้นราบ มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตเท่ากับ 0.3 ถูกกระทำด้วยแรงในแนวราบขนาด 120 N จงพิจารณาว่าวัตถุจะเคลื่อนที่หรือไม่ กำหนด g เท่ากับ 9.81 m/s2

   • A. วัตถุยังคงอยู่นิ่ง เนื่องจากแรงที่กระทำน้อยกว่าแรงเสียดทานสถิตสูงสุดซึ่งเท่ากับ 147.15 N
   • B. วัตถุเคลื่อนที่ เนื่องจากแรง 120 N มากกว่าแรงเสียดทาน
   • C. วัตถุเคลื่อนที่ เนื่องจากแรงปกติน้อยกว่าแรงที่กระทำ
   • D. ไม่สามารถสรุปได้หากไม่ทราบค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจลน์
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — วัตถุยังคงอยู่นิ่ง เนื่องจากแรงที่กระทำน้อยกว่าแรงเสียดทานสถิตสูงสุดซึ่งเท่ากับ 147.15 N

   แรงเสียดทานสถิตสูงสุดเท่ากับสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตคูณแรงปกติ เท่ากับ 0.3 คูณ 50 คูณ 9.81 เท่ากับ 147.15 N ซึ่งมากกว่าแรงที่กระทำ 120 N วัตถุจึงยังคงสมดุลอยู่นิ่ง โดยแรงเสียดทานสถิตจริงจะปรับค่าให้เท่ากับ 120 N ไม่ใช่ค่าสูงสุด ตัวเลือก ข เข้าใจผิดว่าแรงใด ๆ ที่กระทำจะทำให้วัตถุเคลื่อนที่ทันที

ชุดซ้อมที่มีหัวข้อ Engineering Mechanics (Statics)

• กว. ภาคีวิศวกร หมวดพื้นฐาน — ชุดทดลองฟรี 12 ข้อ12 ข้อ
  ฟรี
• กว. ภาคีวิศวกร หมวดวิชาพื้นฐาน — ชุดจำลองสอบเต็ม 98 ข้อ98 ข้อ
  ฿159

หัวข้ออื่นในแนวข้อสอบ กว.