110年:隱眼概要
有關水膠隱形眼鏡(hydrogel contact lenses )材料機械性質,與配戴的舒適性、貼合度、耐久性有關,傳統測試上會施加一變形力(deforming force )去觀察鏡片所產生的變形量(strain),下列敘述何者錯誤?
A剪切(shear)是一種垂直於表面的應力
B壓縮(compression )是一種施予物體縮短的壓力
C張力(tension)是一種施予物體拉長的壓力
D鏡片的變形量為施力後與原始尺寸和形狀的差異
詳細解析
本題觀念:
本題考查材料力學(mechanics of materials)的基本應力類型定義,特別是剪切應力(shear stress)、壓縮應力(compressive stress)與張力(tensile stress)的區別,以及形變量(strain)的定義。這些機械性質與隱形眼鏡的配戴舒適性、貼合度和耐久性直接相關。本題為反向題(問「何者錯誤」)。
選項分析
(A) 剪切(shear)是一種垂直於表面的應力 ❌ 錯誤陳述(= 本題答案) 這個描述是錯誤的。剪切應力(shear stress, τ)的定義是平行於(parallel to)材料截面的應力,即切線方向(tangential direction)的力,而非垂直於表面。垂直於表面的應力才是正應力(normal stress),包括壓縮(compression)和張力(tension)。剪切力使材料發生角形變(angular deformation),而非伸長或縮短。
(B) 壓縮(compression)是一種施予物體縮短的壓力 ✅ 正確陳述 壓縮應力是正應力的一種,方向朝向材料截面(向內),導致物體沿施力方向縮短(shortening)。在隱形眼鏡配戴時,眨眼時眼瞼壓力即為壓縮力,使鏡片暫時縮短厚度。
**(C) 張力(tension)是一種施予物體拉
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