106年:物治基礎(2)

對於壓力( compression )、張力( tension )、與剪力( shear ),成人骨骼可以承受的最大值各不相同,由小至大依序為:

A壓力<張力<剪力
B剪力<張力<壓力
C壓力<剪力<張力
D張力<剪力<壓力

詳細解析

本題觀念:

本題考查成人骨骼(以皮質骨 cortical bone 為主)在三種不同力學載荷下的極限強度(ultimate strength)比較,屬於骨骼生物力學(bone biomechanics)的基礎內容。

選項分析

(A) 壓力<張力<剪力 錯誤。壓力(compression)是骨骼最能承受的力;剪力(shear)是最弱的。此選項排列完全相反或混亂。

(B) 剪力<張力<壓力 正確。根據文獻,皮質骨的極限強度大致為:

  • 剪力(shear):約 51–70 MPa(最弱)
  • 張力(tension):約 111–135 MPa(中間)
  • 壓力(compression):約 182–205 MPa(最強)

由小至大排列即 剪力 < 張力 < 壓力

(C) 壓力<剪力<張力 錯誤。壓力是三者中最大值,且剪力小於張力,此選項完全錯誤。

(D) 張力<剪力<壓力 錯誤。張力(~130 MPa)大於剪力(~52–70 MPa),此選項中張力與剪力的順序顛倒。

答案解析

骨骼是非均向性(anisotropic)、複合性的生物材料,其力學特性因載荷方向和類型而有顯著差異。以皮質骨(cortical bone)為例:

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