理论力学1-7章答案
习题7-1图
O
υ
(a)
υ
υ
(b)
习题7-3图
第7章 点的复合运动
7-1 图示车A 沿半径R 的圆弧轨道运动,其速度为v A 。车B 沿直线轨道行驶,其速度为v B 。试问坐在车A 中的观察者所看到车B 的相对速度v B /A ,与坐在车B 中的观察者看到车A 的相对速度v A /B ,是否有B A A B //v v -=?(试用矢量三角形加以分析。)
答:B A A B //v v -≠
1.以A 为动系,B 为动点,此时绝对运动:直线;相对运动:平面曲线;牵连运动:定轴转动。 为了定量举例,设R OB 3=,v v v B A ==,则v v 3e =
∴ ??
??
==6021/θv v A B
2.以B 为动系,A 为动点。牵连运动为:平移;绝对运动:圆周运动;相对运动:平面曲线。
此时?
?????==4522/θv v B A ∴ B A A B //v v -≠
7-3 图示记录装置中的鼓轮以等角速度0ω转动,鼓轮的半径为r 。自动记录笔连接在沿铅垂方向并按)sin(1t a y ω=规律运动的构件上。试求记录笔在纸带上所画曲线的方程。 解:t r x 0ω= (1) )sin(1t a y ω=
(2)
由(1)
0ωr x
t =
代入(2),得
)sin(01r x
a y ωω=
7-5 图示铰接四边形机构中,O 1A = O 2B = 100mm ,O 1O 2 = AB ,杆O 1A 以等角速度ω= 2rad/s 绕轴O 1转动。AB 杆上有一套筒C ,此套筒与杆CD 相铰接,机构的各部件都在同一铅垂面内。试求当?= ?60,CD 杆的速度和加速度。
解:1.动点:C (CD 上),动系:AB ,绝对:直线,相对:直线,牵连:平移。 2.r e a v v v +=(图a ) v e = v A
01.021
21.0cos e a =?
?==?v v m/s (↑)
3. r e a a a a +=(图b )
4.021.02
2e =?==ωr a m/s 2 346.030cos e a =?=a a m/s 2(↑)
习题7-5图
习题7-7图
习题7-9图
υ
(a) (b)
(a)
7-7 图示瓦特离心调速器以角速度ω绕铅垂轴转动。由于机器负荷的变化,调速器重球以角速度1ω向外张开。如ω= 10 rad/s ,1ω= 1.21 rad/s ;球柄长l = 0.5m ;球柄与铅垂轴夹角α= 30°。试求此时重球的绝对速度。 解:动点:A ,动系:固连于铅垂轴,绝对运动:空间曲线,相对运动:圆图,牵连运动:定轴转动。
r e a v v v +=
3)sin (e =+=ωαl e v m/s 605.01r ==ωl v m/s
06.32
r 2e a =+=v v v m/s 或 i v '-=3e m/s
k j k j v '+'='
+'=300.0520.0sin cos r r r ααv v )300.0 ,520.0 ,3(a -=v m/s
7-9 图示直角曲杆OBC 绕O 轴转动,使套在其上的小环M 沿固定直杆OA 滑动。已知OB = 0.1m ;OB 与BC 垂直;曲杆的角速度ω= 0.5 rad/s 。试求当?= 60
解:动点:小环M ,动系:OBC ,绝对运动:直线,相对运动:直线,牵连运动:定轴转动。
图(a ):r e v v v +=M
1
.0cos e =?=?=?ω
ωOB OM v m/s 173.0tan e ==?v v M m/s
图(b ):C r e a a a a ++=M (1)
上式向a C 投影,
C e cos cos a a a M +-=??
又 05.02
e =?=ωOM a m/s 2
20.0cos /22e r C =?==?ωωv v a m/s 2
代入(1),得 a M = 0.35m/s 2(→)
习题7-11图
a
υe
υ(a)
a
a
(b)
习题7-13图
y
A
υA
υ
(a)
7-`11 图示偏心凸轮的偏心距OC = e ,轮半径e r 3=。凸轮以等角速度0ω绕O 轴转动。设某瞬时OC 与CA 成直角,试求此瞬时从动杆AB 的速度和加速度。 解:1.动点:A (AB 上),动系:轮O ,绝对运动:直线,相对运动:圆周,牵连运动:定轴转动。 2.r e a v v v +=(图a ) 0r 2ωe v =,
0e a 33230tan ωe v v =
?=(↑),0a r 33
42ωe v v ==
3.C τ
r n r e a a a a a a +++=(图b )
向n
r a 投影,得
C n
r e a 30cos 30cos a a a a -+?=?
?-+=cos30C n r e a a a a a )
23(322r
02
r 2e v e v e ωω-+=
)33
423316
(
32
200
2
02
0ωωωωe e e -+
==2
092ωe (↓)
7-13 A 、B 两船各自以等速v A 和v B 分别沿直线航行,
如图所示。B 船上的观察者记录下两船的距离ρ和角?,
试证明:
ρ?ρ?
2-=,2?ρ r = 解:证法一:∵v A 、v B 均为常矢量,∴B 作惯性运动。 在B 船上记录下的两船距离ρ和角?为A 船相对B
船运动的结果。以A 为动点,B 为动系,则牵连运动为平移,绝对运动为直线,相对运动:平面曲线。 r e a a a a +=
∵ 0a ==A a a ,0a ==B a a ∴ 0r =a
由教科书公式(2-35),
0)2()(2r =++-=?ρ?ρ?ρ?ρρe e a
∴ ??
?
?
?-==ρ?ρ??ρρ 22 证法二:建立图(a )坐标系Bxy ,则
?ρcos =A x ,?ρ??ρcos sin
+?-=A x
习题7-15
图
习题6-1图
习题6-3图
?ρsin =A y ,?ρ??ρsin cos
+?=A y
??ρ?ρ??ρρ
??ρ??ρ??ρ?ρsin )2(cos )(sin cos sin 2cos 22 +--=---=A x
??ρρ??ρ?ρ
??ρ??ρ??ρ?ρsin )(cos )2(cos sin cos 2sin 22
-++=+-+=A y
0)2()(2222
2r =++-=+=?ρ?ρ?ρρ A A y x a
∴ ??
?
?
?-==ρ?ρ??ρρ
22
7-15 图示直升飞机以速度H υ= 1.22 m/s 和加速度a H = 2m/s 2向上运动。与此同时,机身(不是旋翼)绕铅垂轴(z )以等角速度H ω= 0.9 rad/s 转动。若尾翼相对机身转动的角速度为H B /ω= 180 rad/s ,试求位于尾翼叶片顶端的一点的速度和加速度。
解:j i k v H B H H P v /762.01.6ωω+-=
k j i 22.12.13749.5++-=
)762.02(762.01.6/2
/2j k k j k a H B H H B H H P a ωωωω?+--= i k j k 9.2462468994.42---= )2468794.49.246(k j i ---=m/s 2
第6章 点的一般运动与刚体的简单运动
6-1 试对图示五个瞬时点的运动进行分析。若运动可能,判断运动性质;若运动不可能,说明原因。 答:(a )减速曲线运动; (b )匀速曲线运动; (c )不可能,因全加速度应指向曲线凹 (d )加速运动;
(e )不可能,0≠v 时,0n ≠a ,此时a 应指向凹面,不能只有切向加速度。
6-3 图示点P 沿螺线自外向内运动。它走过的弧长与时间的一次方成正比,试问该点的速度是越来越快,还是越来越慢?加速度是越来越大,还是越来越小? 解:s = kt
const ===k s
v ,匀速运动; 0τ=a
ρ2
n v a =
∴n a a = ∵ρ逐渐变小,∴ 加速度a 越来越大。
6-5 已知运动方程如下,试画出轨迹曲线、不同瞬时点的v 、a 图像,说明运动性质。
ωe ωe -υa υ(c)
ωe νω
e -
O υ
(b)
(b)
习题6-7图 y
R -R R +O υ (a) 1.?
????-=-=2
25.1324t t y t t x , 2.???==)2cos(2sin 2t y t
x 式中,t 以s 计;x 以mm 计。 解:1.由已知得 3x = 4y (1)
??
?-=-=t y
t x
3344 ∴t v 55-= ??
?-=-=34y x
∴5-=a 为匀减速直线运动,轨迹如图(a ),其v 、a 图像从略。
2.由已知,得
2arccos
213arcsin y x = 化简得轨迹方程:2942x
y -= (2)
轨迹如图(b ),其v 、a 图像从略。
6-7 搅拌机由主动轴O 1同时带动齿轮O 2、O 3转动,搅杆ABC 用销钉A 、B 与O 2、O 3轮相连。若已知主动轮转速为n = 950 r/min ,AB = O 2O 3,O 2A = O 3B = 250mm ,各轮的齿数Z 1、Z 2、Z 3如图中所示。试求搅杆端点C 的速度和轨迹。
解:搅杆ABC 作平移,∴ v C = v A ,C 点的轨迹为半径250mm 的圆。
8
.395020
60π29502112=??=?=Z Z ωωrad/s
95.925.02=?=ωA v m/s
6-9 图示凸轮顶板机构中,偏心凸轮的半径为R ,偏心距OC = e ,绕轴O 以等角速转动,从而带动顶板A 作平移。试列写顶板的运动方程,求其速度和加速度,并作三者的曲线图像。 解:(1)顶板A 作平移,其上与轮C 接触点坐标: t e R y sin ω+=(ω为轮O 角速度)
t e y
v cos ωω== t e y a sin 2ωω-==
(2)三者曲线如图(a )、(b )、(c )。
6-11 图示绳的一端连在小车的的点A 上,另一端跨过点B 的小滑车绕在鼓轮C 上,滑车离AC 的高
习题6-9图
x
y
ωt
习题6-13图
习题6-15图
习题6-11图
度为h 。若小车以速度v 沿水平方向向右运动,试求当θ= 45°时B 、C 之间绳上一点P 的速度、加速度和
绳AB 与铅垂线夹角对时间的二阶导数θ
各为多少。 解:1.∵P 点速度与AB 长度变化率相同
∴
2221)(d d 2221
22v
x h x x x h t v P =
+?=+= (θ= 45°,x = h 时) 2.同样:
h v h x x h x x t v
a P P 2222)(d d 2
222==+==
(∵0=x
,x = h ) 3.
h x =θtan ,h x
1
tan -=θ ∴ 222
211x h x h h x x h +=+= θ
∴
2
22
2222)(2h v x h x hx -=+-= θ(顺)
6-13 自行车B 沿近似用抛物线方程y = Cx 2(其中C = 0.01m -1)描述的轨道向下运动。当至点A (x A =
20m ,y A
= 4m )时,B υ
= 8m/s ,t B d /d υ=4m/s 2 。试求该瞬时B 的加速度大小。假设可将车-人系统看成
点。
解:A 点的曲率半径ρ: y = 0.01x 2
[]
02.0)
0004.01()
(12
3
2232x y y x
x
+=
'''+=
ρ
x = 20m 时,ρ= 62.47m
024
.12
n ==
ρ
v a m/s 2
13.4024.142
22n 2τ=+=+=a a a B m/s 2
6-15 由于航天器的套管式悬臂以等速向外伸展,所以通过内部机构控制其以等角速度ω= 0.05 rad/s 绕轴z 转动。悬臂伸展长度l 从0到3m 之间变化。外伸的敏感试验组件受到的最大加速度为0.011m/s 2。
试求悬臂被允许的伸展速度l
。
解:用极坐标解,由书上公式(2-35):
?ρ?ρ?ρ?ρρe e a )2()(2 ++-=P
得 2222
)2()(?ρ?ρ?ρρ
++-=P a 本题中 a P = 0.011 m/s 2,ρ = 0(等速向外),
?
= 0(等角速度ω) ∴ 224
224?ρ?
ρ +=P a 这里l +=2.1ρ,ω?
= ,l =ρ 即 2
24224)2.1(ωωl l a P ++=
即 2
242205.0405.0)32.1(011.0l ??+?+=
∴ 8.32max =l
mm/s
运动学篇
第5章 引 论
习题5-1图
习题5-2图
习题5-3图
习题5-4图
5-1 图中所示为游乐场内大回转轮上的游人坐椅(B )。当回转轮绕固定轴转动时,试分析座椅-人的运动形式。 答:平移。
5-3 直杆AB 分别在图a 和b 所示的导槽内运动。其中图a 所示的槽壁分别为铅垂面与水平面;图b 所示的槽壁为圆柱面与水平面相连接。试分析杆在两种情形下的运动形式。 答:(a )杆AB 之A 端位于铅垂面时作平面运动;当A 端下滑至水平面时,AB 作平移。
(b )当B 位移于圆弧段时,AB 绕O 作定轴转动;当B 过C 点而A 尚未过C 点时作平面运动;当A 过C 点时作平移。
第4章 摩擦平衡问题
4-1 一叠纸片按图示形状堆叠,其露出的自由端用纸粘连,成为两叠彼此独立的纸本A 和B 。每张纸重0.06N ,纸片总数有200张,纸与纸之间以及纸与桌面之间的摩擦因数都是0.2。假设其中一叠纸是固定的,试求拉出另一叠纸所需的水平力F P 。 解:1.将A 从B 中拉出:
A 中最上层,这里称第1层纸,其上、下所受正压力分别为 F N1 = mg = 0.06N F N2 = 2mg
以此类推,A 中第i 层纸上、下受力图(a )
mg i F i )12(s N -=
img F i 2x N =
其最下层,即第100层纸,上、下受正压力 F N100s = 199 mg F N100x = 200 mg
所受总摩擦力
)]200199()212()43()21[(d N d s ++++-+++++=∑= i i mg f F f F i
A
241
2)
1200(20006.02.0=+??
?=N
∴ F P A = 241 N 2.将B 从A 中拉出:
B 中第i 层纸上、下受正压力(图b ): mg i F i )22(s N -=,mg i F i )12(x N -=
所受总压力
)]199198()32()10[(N ++++++= mg F 所受总摩擦力
239
2)
1199(19906.02.0)199321(d s =+??
?=++++= mg f F B N
∴ F P B = 239 N
4-3 砖夹的宽度为250mm ,杆件AGB 和GCED 在点G 铰接。砖的重为W ,提砖的合力F P 作用在 解:1.整体(题图)
=∑y F ,F P = W (1) 2.图(a )
0=∑y F ,2W F = (2) 0=∑x F ,F N1 = F N2
1N fF F ≤ (3)
f W
f F F F 22N 1N =≥
=
(4)
3.图(b ) 0=∑G M
030951N P ='-?'+?d F F F 0
223095≥-?+d f W
W W
110≤d mm
4-5 图示为凸轮顶杆机构,在凸轮上作用有力偶,其力偶矩的大小为M ,顶杆上作用有力F Q 。已知顶杆与导轨之间的静摩擦因数f s ,偏心距为e ,凸轮与顶杆之间的摩擦可忽略不计,要使顶杆在导轨中向上运动而不致被卡住,试问滑道的长度l 解:
1.对象:凸轮;受力图(b )
0=∑O M ,e W F ='2N
2.对象:顶杆,受力图(a )
0=∑y F ,2
N s Q 2F F F =+ 2s 1s s F F F == 1N s s F f F = (1)、(3)代入(2),得
e M
F f F =
+1N s Q 2 0)(=∑F C M ,M e F l F =?=?2N 1N
l M F =
1N
习题4-7图 代入(4),得
e M
l M f F =
?+s Q 2 ∴ e
F M Mef l Q s
2-=
即
e F M Me
f l Q s
min 2-=
4-7 一人用水平力F 将电气开关插头插入插座。二者初始接触的情形如图所示,当F = 13.3N 时,插头完成所述动作。试问开始插入时,垂直于插座中每个簧片上的接触分量是多少?设摩擦因数为0.25。 解:图(a ),由对称性 21s s F F =,2N 1N F F =
0=∑x F , F F F =+θθsin 2cos 2N s (1) N s s F f F = (2) 由(1)、(2)
28
.9=N
4-9 图示均质杆重W ,长l ,置于粗糙的水平面上,二者间的静摩擦因数为f s 。现在杆一端施加与杆垂直的力F P ,试求使杆处于平衡时F P 的最大值。设杆的高度忽略不计。
解:设杆在F P 作用下有绕A s
f l W q = 0
=∑y F ,
0)(s s P =--+
x l f l W
x f l W F
(1 即
02s
s P =+-x l W
f W f F
(2 0=∑C M ,022s P =--?
l
x l W f x l F (3 由(2),
0)21(s P =-
=l x
W f F
(4 代入(3),0
22)21(s s =?--?-x
W f x l l x W f 0
))(21(=---x x l l x
0))(2(=---lx x l x l
0422
2=+-l lx x
l l x 293.0)22
1(=-=
代入(4),W f F s P 4
12.0=
4-11 图示为螺旋拉线装置。两个螺旋中一个为左旋,另一个为右旋,因而当转动中间的眼状螺母时,两端钢丝绳可拉紧或松开。已知螺纹是矩形的,螺旋半径为6.35mm ,螺距为2.54mm ,该装置现承受拉力F T = 5kN 。为松开拉线,克服阻力转动螺母,需作用力矩M = 30.2N ·m 。试求在螺旋中的有效摩擦因数。 解:取眼状螺母上端螺纹,受力图(a )
习题4-13图
螺纹斜率
0.035.6π254.2π2tan =?==
r l α ?=6426.3α
06353.0sin =α,9980.0cos =α 作用在螺纹上的切向力
2378
0127.02.302τ===r M F N
其平衡方程:
0sin cos τT N =+-ααF F F (1 0cos sin τT =-+ααF F F (2 临界:F = f F N (3) 解(1)、(2)、(3)联立,得松开时
15149903182373sin cos sin cos ττ
-+=
-+=α
αα
αF F F F f T T
556.0=(松开)
讨论 其平衡方程:
0sin cos T N =--αατF F F
0cos sin τT =-+ααF F F F = f F N
解得400
.0sin cos sin cos τT T τ=+-=ααααF F F F f (拧紧)
4-13 图示均质杆重22.2N ,B 端放置于地面,A 端靠在墙上。设B 端不滑动,试求A 端不滑动时的最小静摩擦因数。 解:(
)
264
1
)3(2122
2=++-=BA
BA 的单位矢量 e 1 =)4,1,3(261
-
A 端可能滑动的方向在平行于yz 面过A 点的平面内,且⊥e 1,设其单位矢为e 2,则
e 2 =)sin ,cos ,0(ββ- β为e 2与y 正向夹角。 ∵ e 1
⊥e 2
,即021=?e e
?
-)4,1,3(261
0)sin ,cos ,0(=-ββ 即 0s i n 4c o s
=-ββ
174cos =β,171
sin =
β 墙对A 端的法向反力 F N = F N i 摩擦力 2N e F fF -=
A 点总反力:
)
17,1745,1()
17
1,174,(N N N N N R f F fF fF F A -
=-=+=F
F F
由平衡方程:0)(=∑F z M ,
31741N N =??
+?-fF F
习题4-15图
344.01217
==
f
4-15 平板闸门宽度l = 12m (为垂直于图面方向的长度),高h = 8m ,重为400kN ,安置在铅垂滑槽内。A 、B 为滚轮,半径为100mm ,滚轮与滑槽间的滚动阻碍系数δ= 0.7mm ,C 处为光滑接触。闸门由起重机启闭,试求:
1.闸门未启动时(即F T = 0时,A 、B 、C 三点的约束力); 2.开启闸门所需的力F T (力F T 通过闸门重心)。 解:闸门受水压如图(a )线性分布
最大压强:4.788.98m =?==γh q kN/m 2 总压力
37634.7821
81221m =???==q lh
Q kN
位于距C 为3h
处
1.闸门未启时平衡:
0=∑x F ,0R R =--B A F F Q
(1) 0=∑y F ,0
R =-W F C (2) 0=∑B M ,0
)138
(6R =--Q F A
解得1045185
R ==Q F A kN
27181813
R ==
Q F B kN
400R ==W F C kN
(原书答案为设水重度γ= 10 kN/m 3所致) 2.启动闸门时,图(b )
摩擦阻力 3
.710451007.0R =?==A A F R F δkN
0.1927181007.0R =?==B B F R F δ
kN
闸门能启动的条件是
3.426T =++≥B A F F W F kN
第3章 力系的平衡
3-1 试求图示两外伸梁的约束反力F R A 、F R B ,其中(a )M = 60kN ·m ,F P = 20 kN ;(b )F P = 10 kN ,F P1 = 20 kN ,q = 20kN/m ,d = 0.8m 。 解:图(a-1)
0=∑x F ,F Ax
= 0
0=∑A M ,05.34R P =?+?--B F F M 05.342060R =?+?--B F F RB = 40 kN (↑)
0=∑
y F ,0
P R =-+F F F B Ay
20
-=Ay F kN (↓) 图(b-1),M = F P d
0=∑A M ,0
3221P R P =?-?++?d F d F d F d
qd B
即 0
3221
1P R P =-++F F F qd B
(a )
(b )
习题3-1图
C
习题3-3图
习题3-5图
习题3-7图
(a)
C
(a)
Bx (b) 0
2032108.02021
R =?-++??B F F R B = 21 kN (↑)
=∑y F
3-3 拖车重W = 20kN ,汽车对它的牵引力F S = 10 kN 。试求拖车匀速直线行驶时,车轮A 、B 对地面的正压力。
解:图(a ):0)(=∑F A M
08.214.1N S =?+?-?-B F F W
6.13N =B F kN
0=∑y F ,4.6N =A F kN
3-5 钥匙的截面为直角三角形,其直角边AB = d 1,BC = d 2。设在钥匙上作用一个力偶矩为M 的力偶。试求其顶点A 、B 、C 对锁孔边上的压力。不计摩擦,且钥匙与锁孔之间的隙缝很小。 解:图(a ):
2
1t
a n d
d =θ
ΣM A = 0,M d F d F C B =?+?21 (1) ΣF x = 0,0sin =-θA B F F (2) ΣF y = 0,0cos =-θA C F F (3)
解(1)、(2)、(3)联立,得
2
2
212
d d Md F C +=
211d d Md F B +=
22
21
d d M
F A +=
3-7 起重机装有轮子,可沿轨道A 、B 移动。起重机桁架下弦DE 的中点C 上挂有滑轮(图未画出),用来提起挂在索链CG 上的重物。从材料架上提起的物料重W = 50 kN ,当此重物离开材料架时,索链与铅垂线成α= 20°角。为了避免重物摆动,又用水平绳索GH 拉住重物。设索链张力的水平分力仅由右轨道B 承受,试求当重物离开材料架时轨道A 、B 的受力。
(a) P1
(b)
习题3-9图
习题3-11图
F 2
(a)
B (a) EF
T B (b)
解:图(a ),ΣF y = 0,αcos /W T C = (1)
图(b ),ΣF x
= 0,αα tan sin W T F C
Bx ='= ΣM B = 0,04sin 2cos 4R =?'+?'+?-h T h T h F C C
A αα W
F A )tan 21
(R α+=(↑)
ΣF y = 0,W
F By )tan 21
(α-=(↑)
3-9 题图上部为小腿的骨架。通过附着在髋部A 和膝盖骨B 上的四头肌,使小腿抬起。膝盖骨可在膝关节的软骨上自由滑动。四头肌进一步延伸,并与胫骨C 相附着。小腿的力学模型示于题图的下部。试求四头肌的拉力F T 和股骨(铰)D 受到的合力大小。小腿质量为3.2kg ,质心为G 1,脚的质量为1.6kg ,质心为G 2。
解:
31
7525tan =
=θ,?=43.18θ 图(a ):ΣM D = 0
075sin )725425(2521T =??-?-?G G F
???+??=75sin )7258.96.14258.92.3(25T F F T = 954N
ΣF x
= 0,0)15cos(T =?+-θF F Dx
79643.33cos 954=??=Dx F N ΣF y = 0,0
)15sin(21T =--?++G G F F Dy θ
8.9)6.12.3(43.33sin 954=?+-?Dy F F Dy = 479 N
3-11 一活动梯子放在光滑水平的地面上,梯子由AC 与BC 两部分组成,每部分的重均为150N ,重心在杆子的中点,彼此用铰链C 与绳子EF 连接。今有一重为600N 的人,站在D 处,试求绳子EF 的拉力和A 、B 两处的约束力。
解:图(a ):ΣM A = 0
075cos )6.32.1(75cos 8.160075cos 4.22=?+-??-???W F RB F R B = 375 N ΣF y = 0,F R A = 525 N 图(b ):ΣM C = 0
075cos 4.275cos 2.115075sin 8.1R =??+??-??-B EF F T T EF = 107 N
习题3-13图
习题3-15图
(a)
3-13 飞机起落架由弹簧液压杆AD 和油缸D 以及两个绕枢轴转动的连杆OB 和CB 组成,假设该装置正以匀速沿着跑道运动,轮子所支承的载荷为24kN 。试求A 处销钉所受的力。
解:图(a ):7060sin 250sin ?
=
θ ?≈?=180167.18θ
ΣM O = 0
030cos 25050012cos =??-??DA BC F F
(1)
ΣF y = 0,0
18cos =?+-BC DA Oy F F F (2) F Oy = 24 kN (3) 解(1)、(2)、(3),得 F DA = 41.5 kN
3-15 厂房构架为三铰拱架。桥式吊车顺着厂房(垂直于纸面方向)沿轨道行驶,吊车梁的重W 1 = 20kN ,其重心在梁的中点。跑车和起吊重物的重W 2 = 60kN 。每个拱架重W 3 = 60kN ,其重心在点D 、E ,正好与吊车梁的轨道在同一铅垂线上。风压的合力为10kN ,方向水平。试求当跑车位于离左边轨道的距离等于2m 时,铰支承A 、B 两处的约束力。
解:图(a ):ΣM L = 0,
042812r =--?W W F
02046028r =?-?-F F r = 25 kN (1) 图(b ):ΣM A = 0,
64102510121233=?-?-?-?-?-?W W W W F By
1202406001205012=-----By F
2
.94=By F kN
ΣF y = 0,F Ay = 106 kN
ΣF x = 0,10=+Ax Bx F F kN (2) 图(c ):ΣM C = 0,
6104)(r 3=?+?-?'+-By Bx W F F W F Bx = 22.5 kN
代入(2),得 5.12-=Ax F kN
Bx
(c)
Bx (b)
3-17 体重为W 的体操运动员在吊环上做十字支撑。已知l 、θ、d (两肩关节间距离)、W 1(两臂总重)。假设手臂为均质杆,试求肩关节受力。 解:图(a ):ΣF y
= 0,2W F =θcos T
2cos T W
F =
θ
图(b ):ΣF x = 0,θθtan 2sin T W
F F x =
=
ΣF y = 0,
21
W W F y -=
ΣM = 0,0
2222cos 1
T =-?+-?-d
l W d l F M θ )
2(1W W d
l M --=
3-19 厂房屋架如图所示,其上承受铅垂均布载荷。若不计各构件重,试求杆1、2、3的受力。 解:图(a ):ΣF x = 0,F Ax = 0
4
.177)29
37.4(R =+?==q F F E Ay kN
图(b ):ΣM C = 0
21
)5.437.4()5.437.4(2223=?+++-?q F F Ay
F 2 = 358 kN (拉)
图(c ):43710
t a n =
θ,θ= 12.89° ΣF x = 0,F 1 cos θ= F 3
367cos 3
1==
θF F kN (拉)
ΣF y = 0,0sin 21=+F F θ
8.81sin 12-=-=θF F kN
3-21 夹钳手柄的倾斜角α,力F P ,试求夹钳施加给物体的力。(注:原题已知尺寸不具体,故这儿
改之)
解:原题载荷对荷,结构对称,故中对称面上水平方向约束力为0,因若不为零,则上约束力朝左,下约束力朝右,这是不可能的;由于对称,水平的约束力应都朝左或都朝右,这与作用力反作用又矛盾,故只能为0,得受力图(a )、(b ):
图(a ):ΣM B = 0
习题3-17图
习题3-19图 q
E
R
(a)
(b)
1
F 3
(c)
习题3-22图
习题3-23图
习题3-25图
F P F 2
F b a F =
(1)
图(b ):ΣM D = 0
)sin cos (sin P 2αααa l F a F -=' (2)
(1) 代入(2),得
)sin cos (sin P αααa l F Fb -=
P
sin sin cos F b a l F ααα-=
3-23 作用在踏板上的铅垂力F P 使得位于铅垂位置的连杆上产生拉力F T = 400N ,图中尺寸均已知。
试求轴承A 、B 的约束力。
解:整体图(a ):
ΣM x
= 0,??=?30cos 120200T P F F
208
20030cos 120400P =?
?=
F N
ΣM Ay = 0,0160100200T P =?+?+?-F F F Bz 424
200160400100208+=?+?=Bz F N ΣF z = 0,0T P =--+F F F F Bz Az
F Az = 184N ΣM Az = 0,F By = 0 ΣF y = 0,F Ay = 0
∴ 184=A F kN ;424=B F kN
3-25 图示两匀质杆AB 和BC 分别重为W 1和W 2,其端点A 和C 处用固定球铰支撑在水平面上,另一端B 用活动球铰相联接,并靠在光滑的铅垂墙上,墙面与AC 平行。如杆AB 与水平线成45°角,∠BAC = 90°,试求支座A 和C 的约束力及墙在B 处的支承力。
解:1.取AB + BC 杆为研究对象,受力图(a )
ΣM AC = 0,
2)(R 21=?-?+OB F AO
W W B
F
'
F
(b)
R F
习题2-3图
AB
r
(a)
∴ )(21
21R W W F B +=
ΣM Az = 0,F Cy = 0
ΣM Cz = 0, 0
)(R =?+AC F F Ay B
∴
)
(21
21W W F Ay
+-=
ΣM Ay = 0,
22=?-?AC
W AC F Cz
22
W F Cz =(↑) ΣM Cy = 0,
02)(21=?
+?+-AC
W AC W F Az
22
1W W F Az +
= ΣF x = 0,F Ax + F Cx = 0 (1) 2.AB 杆,受力图(b ) ΣM Oz = 0,F Ax = 0 (2) 代入(1),∴ F Cx = 0
第2章 力系的等效与简化
2-1 脊柱上低于腰部的部位A 是脊椎骨受损最敏感的部位,因为它可以抵抗由力F 对A 之矩引起的过大弯曲效应,如图所示。已知F 、d 1和d 2。试求产生最大弯曲变形的角度θ。
解:本题实际是求使A 处产生最大约束力偶。由力矩特性:AC ⊥F (图a )时力臂最大。
此时:
12
1tan d d
-=θ
(a)
2-3 如图所示,试求F 对点A 的力矩。 解:F r F M ?=AB A )(
05354F
F d d d -k j i = =)
7,4,3(51
--Fd
2-5 齿轮箱有三个轴,其中A 轴水平,B 和C 轴位于yz 铅垂平面内,轴上作用的力偶如图所示。试求合力偶。
习题2-1图 A M 2
(a)
F RA
75 习题2-9图
解:M A =(1, 0, 0)M A =3.6(1, 0, 0)kN ·m
M B =(0, sin40°,cos40°)M B =6(0, sin40°,cos40°)kN ·m M C =(0, sin40°,-cos40°)M C =6(0, sin40°,-cos40°)kN ·m ∴ M = ΣM i = M A + M B + M C =(3.6, 12sin40°, 0)kN ·m
2-7 已知图示一平面力系对A (3,0),B (0,4)和C (–4.5,2)三点的主矩分别为:M A = 20kN ·m ,M B = 0,M C =–10kN ·m 。试求该力系合力的大小、方向和作用线。
解:由已知M B = 0知合力F R 过B 点;
由M A = 20kN ·m ,M C = -10kN ·m 知F R 位于A 、C 间,且 CD AG 2=(图(a )) 在图(a )中: 设 OF = d ,则
θcot 4=d
CD AG d 2)sin 3(==+θ
(1)
θ
θsin )25.4(sin d
CE CD -== (2)
即 θ
θs i n )25.4(2s i n )3(d
d -=+
d d -=+93
3=d
∴ F 点的坐标为(-3, 0) 合力方向如图(a ),作用线如图过B 、F 点;
34
tan =
θ 8
.454
6sin 6=?==θAG
8.4R R ?=?=F AG F M A k N 625
8.420R ==
F 即 )kN
310
,25(R =F
作用线方程:434
+=
x y
讨论:本题由于已知数值的特殊性,实际G 点与E 点重合。
2-9 图示电动机固定在支架上,它受到自重160N 、轴上的力120N 以及力偶矩为25N ·m 的力偶的作用。试求此力系向点A 简化的结果。
解:由已知
F 1 =160N F 2 =120N
F 3 =25N ·m F 1 =(0, 0, -160)N F 2 =(-120, 0, 0)N M =(25, 0, 0)N ·m
r =(0.075, 0.2, 0.025)m 向A 点简化,得 F R = F 1 + F 2
=(-120, 0, -160)N 21F r F r M M ?+?+=A
=)(21F F r M +?+
习题2-7图
R
(a)
(a) z
(d)
(a) 习题2-11图 B (c) B (b) (a) =(25, 0, 0)1600120
025
.02
.0075.0--+k j i =(-7, 9, 24)N ·m
2-11 折杆AB 的三种支承方式如图所示,设有一力偶矩数值为M 的力偶作用在曲杆AB 上。试求支承处的约束力。
解:图(a ):l M F F B A 2==; 图(b ):
l M
F F B A =
= 由图(c )改画成图(d ),则
l M
F F BD A =
= ∴
l M
F F BD B =
=
l M
F F BD D 22=
=
2-13 齿轮箱两个外伸轴上作用的力偶如图所示。为保持齿轮箱平衡,试求螺栓A 、B 处所提供的约束力的铅垂分力。
解:ΣM i = 0,0
5.0125500=?++-Ay F F Ay
= 750N (↓) F By = 750N (↑)
(本题中F Ax ,F Bx 等值反向,对力偶系合成结果无贡献。)
2-15 试求图示结构中杆1、2、3所受的力。 解:3杆为二力杆 图(a ):ΣM i
= 0,03=-?M d F
d M F =
3
习题2-13图 By F Ay
M
A
(a)
(a)
'AB
O
F
(b)
F = F 3(压) 图(b ):ΣF x = 0,F 2 = 0
ΣF y = 0,d M
F F =
=1(拉)
2-17 试求图示两种结构的约束力F RA 、F RC 。 解:(a ),CD 为二力杆,图(c )—力偶系
ΣM i = 0
d
M d M
F F C A 222R R =
=
= (b )AB 为二力杆 图(d )ΣM i = 0
d M F F D C ==R , d M
F F D
A ='=R
2-19 试求机构在图示位置保持平衡时主动力系的关系。 解:AB 为二力杆, 图(a ):ΣF x = 0, F F AB =θcos (1)
图(b ):ΣM i
= 0, M d F AB
=?'θcos (2) 由(1)、(2),得M = Fd
静力学篇
第1章 引
论
1-1
图a 、b 所示,Ox 1
y 1与Ox 2y 2分别为正交与斜交坐标系。试将同一
习题2-15图
习题2-17图
习题2-19图 2
F
(b)
M
(c) C
(d) A '
F F B
(e)
理论力学1-7章答案
理论力学1-7章答案
e a a a ?1 O ω 2 O A 2 O 1 O e v v B A v ? ω 习题7-1图 B 1 θA e υA B /υB υA υO υ (a) 2 θB O B υυ=e B A /υυ (b) 习题7-3图 第7章 点的复合运动 7-1 图示车A 沿半径R 的圆弧轨道运动,其速度为v A 。车B 沿直线轨道行驶,其速度为v B 。试问坐在车A 中的观察者所看到车B 的相对速度v B /A ,与坐在车B 中的观察者看到车A 的相对速度v A /B ,是否有B A A B //v v -=?(试用矢量三角形加以分析。) 答:B A A B //v v -≠ 1.以A 为动系,B 为动点,此时绝对运动:直线;相对运动:平面曲线;牵连运动:定轴转动。 为了定量举例,设R OB 3=,v v v B A ==,则v v 3e = ∴ ?? ?? ==6021/θv v A B 2.以B 为动系,A 为动点。牵连运动为:平移;绝对运动:圆周运动;相对运动:平面曲线。 此时???? ?? ==4522/θv v B A ∴ B A A B //v v -≠ 7-3 图示记录装置中的鼓轮以等角速度0ω转动,鼓轮的半径为r 。自动记录笔连接在沿铅垂方向并按)sin(1t a y ω=规律运动的构件上。试求记录笔在纸带上所画曲线的方程。 解:t r x 0ω= (1) )sin(1t a y ω= (2) 由(1) 0 ωr x t = 代入(2),得 )sin(01r x a y ωω= 7-5 图示铰接四边形机构中,O 1A = O 2B = 100mm ,O 1O 2 = AB ,杆O 1A 以等角速度ω= 2rad/s 绕轴O 1转动。AB 杆上有一套筒C ,此套筒与杆CD 相铰接,机构的各部件都在同一铅垂面内。试求当?= ?60, CD 杆的速度和加速度。 解:1.动点:C (CD 上),动系:AB ,绝对:直线,相对:直线,牵连:平移。 2.r e a v v v +=(图a ) v e = v A 01 .021 21.0cos e a =??==?v v m/s (↑) 3. r e a a a a +=(图b ) 4 .021.022e =?==ωr a m/s 2
理论力学习题
班级姓名学号 第一章静力学公理与受力分析(1) 一.是非题 1、加减平衡力系公理不但适用于刚体,还适用于变形体。() 2、作用于刚体上三个力的作用线汇交于一点,该刚体必处于平衡状态。() 3、刚体是真实物体的一种抽象化的力学模型,在自然界中并不存在。() 4、凡是受两个力作用的刚体都是二力构件。() 5、力是滑移矢量,力沿其作用线滑移不会改变对物体的作用效果。()二.选择题 1、在下述公理、法则、原理中,只适于刚体的有() ①二力平衡公理②力的平行四边形法则 ③加减平衡力系公理④力的可传性原理⑤作用与反作用公理 三.画出下列图中指定物体受力图。未画重力的物体不计自重,所有接触处均为光滑接触。整体受力图可在原图上画。 )a(球A )b(杆AB d(杆AB、CD、整体 )c(杆AB、CD、整体)
f(杆AC、CD、整体 )e(杆AC、CB、整体) 四.画出下列图中指定物体受力图。未画重力的物体不计自重,所有接触处均为光滑接触。多杆件的整体受力图可在原图上画。 )a(球A、球B、整体)b(杆BC、杆AC、整体
班级 姓名 学号 第一章 静力学公理与受力分析(2) 一.画出下列图中指定物体受力图。未画重力的物体不计自重,所有接触处均为光滑 接触。整体受力图可在原图上画。 W A D B C E Original Figure A D B C E W W F Ax F Ay F B FBD of the entire frame )a (杆AB 、BC 、整体 )b (杆AB 、BC 、轮E 、整体 )c (杆AB 、CD 、整体 )d (杆BC 带铰、杆AC 、整体
理论力学习题答案
编辑版 第一章 静力学公理和物体的受力分析 一、是非判断题 1.1.1 在任何情况下,体内任意两点距离保持不变的物体称为刚体。 ( ∨ ) 1.1.2 物体在两个力作用下平衡的必要与充分条件是这两个力大小相等、方向相反,沿同一直线。 ( × ) 1.1.3 加减平衡力系公理不但适用于刚体,而且也适用于变形体。 ( × ) 1.1.4 力的可传性只适用于刚体,不适用于变形体。 ( ∨ ) 1.1.5 两点受力的构件都是二力杆。 ( × ) 1.1.6 只要作用于刚体上的三个力汇交于一点,该刚体一定平衡。 ( × ) 1.1.7 力的平行四边形法则只适用于刚体。 ( × ) 1.1.8 凡矢量都可以应用平行四边形法则合成。 ( ∨ ) 1.1.9 只要物体平衡,都能应用加减平衡力系公理。 ( × ) 1.1.10 凡是平衡力系,它的作用效果都等于零。 ( × ) 1.1.11 合力总是比分力大。 ( × ) 1.1.12 只要两个力大小相等,方向相同,则它们对物体的作用效果相同。 ( × ) 1.1.13 若物体相对于地面保持静止或匀速直线运动状态,则物体处于平衡。 ( ∨ ) 1.1.14 当软绳受两个等值反向的压力时,可以平衡。 ( × ) 1.1.15 静力学公理中,二力平衡公理和加减平衡力系公理适用于刚体。 ( ∨ ) 1.1.16 静力学公理中,作用力与反作用力公理和力的平行四边形公理适用于任何物体。 ( ∨ ) 1.1.17 凡是两端用铰链连接的直杆都是二力杆。 ( × ) 1.1.18 如图1.1所示三铰拱,受力F ,F 1作用,其中F 作用于铰C 的销子上,则AC 、BC 构件都不是二力构件。 ( × ) 二、填空题 1.2.1 力对物体的作用效应一般分为 外 效应和 内 效应。 1.2.2 对非自由体的运动所预加的限制条件称为 约束 ;约束力的方向总是与约束所能阻止的物体的运动趋势的方向 相反 ;约束力由 主动 力引起,且随 主动 力的改变而改变。 1.2.3 如图1.2所示三铰拱架中,若将作用于构件AC 上的力偶M 搬移到构件BC 上,则A 、B 、C 各处的约束力 C 。 图1.2
理论力学第七版答案
8-5 杆OA 长l ,由推杆推动而在图面内绕点O 转动,如图所示。假定推杆的速度为υ,其弯头高为a 。试求杆端A 的速度的大小(表示为由推杆至点O 的距离x 的函数)。 题8-5图 【知识要点】 点得速度合成定理和刚体的定轴转动。 【解题分析】 动点:曲杆上B ,动系:杆OA 绝对运动:直线运动 相对运动:直线运动 牵连运动:定轴转动 【解答】 取OA 杆为动系,曲杆上的点B 为动点 v a = v e +v r 大小: √ ? ? 方向: √ √ √ v a = v 2 22222cos :a x va a x v a x va v v v e e e a +=+=+==ωθη 8-10 平底顶杆凸轮机构如图所示,顶杆AB 可沿导轨上下移动,偏心圆盘绕轴O 转动,轴O 位于顶杆轴线上。工作时顶杆的平底始终接触凸轮表面。该凸轮半径为R ,偏心距OC =e ,凸轮绕轴O 转动的角速度为ω,OC 与水平线成夹角?。求当?=0°时,顶杆的速度。 【知识要点】 点的速度合成定理 【解题分析】 动点:点C ,动系:顶杆AB 绝对运动:圆周运动 相对运动:直线运动 牵连运动:平行移动
题8-10图 【解答】 取轮心C 为动点,由速度合成定理有 v a = v e +v r 大小: √ ? ? 方向: √ √ √ 解得: v a = v e , v r =0, v e =v a =ωe 8-17 图示铰接四边形机构中,O 1A =O 2B =100mm ,又O 1 O 2=AB ,杆O 1A 以等角速度ω =2rad/s 绕O 1轴转动。杆AB 上有一套筒C ,此筒与杆CD 相铰接。机构的各部件都在同一铅直面内。求当?=60°时,杆CD 的速度和加速度。 题8-17图 【知识要点】 点的运动速度和加速度合成定理 【解题分析】 动点:套筒C,动系:杆AB 绝对运动:直线运动 相对运动:直线运动 牵连运动:平行移动 【解答】 取C 点为动点,杆AB 为动系 (1)速度 v a =v e + v r , v e = v A = A O 1?ω s m v v e a /1.060cos 0=?= (2) 加速度 a a = a e +a r ,A O a a n A n e 12?==ω 20/35.030cos s m a a n e a =?=
理论力学习题及答案(全)
第一章静力学基础 一、是非题 1.力有两种作用效果,即力可以使物体的运动状态发生变化,也可以使物体发生变形。 () 2.在理论力学中只研究力的外效应。() 3.两端用光滑铰链连接的构件是二力构件。()4.作用在一个刚体上的任意两个力成平衡的必要与充分条件是:两个力的作用线相同,大小相等,方向相反。()5.作用于刚体的力可沿其作用线移动而不改变其对刚体的运动效应。() 6.三力平衡定理指出:三力汇交于一点,则这三个力必然互相平衡。() 7.平面汇交力系平衡时,力多边形各力应首尾相接,但在作图时力的顺序可以不同。 ()8.约束力的方向总是与约束所能阻止的被约束物体的运动方向一致的。() 二、选择题 1.若作用在A点的两个大小不等的力 1和2,沿同一直线但方向相反。则 其合力可以表示为。 ①1-2; ②2-1; ③1+2; 2.作用在一个刚体上的两个力A、B,满足A=-B的条件,则该二力可能是 。 ①作用力和反作用力或一对平衡的力;②一对平衡的力或一个力偶。 ③一对平衡的力或一个力和一个力偶;④作用力和反作用力或一个力偶。 3.三力平衡定理是。 ①共面不平行的三个力互相平衡必汇交于一点; ②共面三力若平衡,必汇交于一点; ③三力汇交于一点,则这三个力必互相平衡。 4.已知F 1、F 2、F 3、F4为作用于刚体上的平面共点力系,其力矢 关系如图所示为平行四边形,由此。 ①力系可合成为一个力偶; ②力系可合成为一个力; ③力系简化为一个力和一个力偶; ④力系的合力为零,力系平衡。 5.在下述原理、法则、定理中,只适用于刚体的有。 ①二力平衡原理;②力的平行四边形法则; ③加减平衡力系原理;④力的可传性原理; ⑤作用与反作用定理。 三、填空题
理论力学谢传锋第九章习题解答
第九章部分习题解答 9-2 解:取整个系统为研究对象,不考虑摩擦,该系统具有理想约束。作用在系统上的主动力为重力 g M g M 21,。如图(a )所示,假设重物2M 的加速度 2a 的方向竖直向下,则重物1M 的加速度1a 竖直向上,两个重物惯性力I2I1,F F 为 11I1a M F = 22I2a M F = (a ) 该系统有一个自由度,假设重物2M 有一向下的虚位移 2x δ,则重物1M 的虚位移1x δ竖直向上。由动力学普遍 方程有 (a ) 02I21I12211=--+-=x F x F x g M x g M W δδδδδ (b ) 根据运动学关系可知 212 1 x x δδ= 212 1a a = (c ) 将(a)式、(c)式代入(b)式可得,对于任意02≠x δ有 21 21 22m/s 8.2424=+-= g M M M M a (b ) 方向竖直向下。 取重物2M 为研究对象,受力如图(b )所示,由牛顿第二定律有 222a M T g M =- 解得绳子的拉力N 1.56=T 。本题也可以用动能定理,动静法,拉格朗日方程求解。 9-4 解:如图所示该系统为保守系统,有一个自由度,取θ为广义坐标。系统的动能为 2])[(2 1 θθ R l m T += 取圆柱轴线O 所在的水平面为零势面,图示瞬时系统的势能为 ]cos )(sin [θθθR l R mg V +-= M 1g M 2g F I2 F I1 δx 2 δx 1 M 2g T a 2
拉格朗日函数V T L -=,代入拉格朗日方程 0)(=??-??θ θL L dt d 整理得摆的运动微分方程为 0sin )(2=+++θθθ θg R R l 。 9-6 解:如图所示,该系统为保守系统,有一个自由度,取弧坐标s 为广义坐标。系统的动能为 22 1S m T = 取轨线最低点O 所在的水平面为零势面,图示瞬时系统的势能为 mgh V = 由题可知b s ds dh 4sin ==?,因此有b s d b s h S o 8s 42==?。则拉格朗日函数 2 2821s b mg s m V T L -=-= 代入拉格朗日方程 0)(=??-??s L s L dt d ,整理得摆的运动微分方程为04=+s b g s 。解得质点的运动规律为)21sin( 0?+=t b g A s ,其中0,?A 为积分常数。 9-13 解:1.求质点的运动微分方程 圆环(质量不计)以匀角速度ω绕铅垂轴AB 转动,该系统有一个自由度,取角度θ为广义坐标。系统的动能为 22)sin (2 1 )(21θωθr m r m T += 如图所示,取0=θ为零势位,图示瞬时系统的势能为 零势面 h
理论力学第七版答案高等教育出版社出版
哈工大理论力学(I)第7版部分习题答案 1-2 两个老师都有布置的题目 2-3?2-6?2-14?2-?20?2-30?6-2?6-4?7-9??7-10?7-17?7-21?8-5?8-8?8-1 6?8-24?10-4? 10-6?11-5?11-15?10-3 以下题为老师布置必做题目 1-1(i,j), 1-2(e,k) 2-3, 2-6, 2-14,2-20, 2-30 6-2, 6-4 7-9, 7-10, 7-17, 7-21, 7-26 8-5, 8-8(瞬心后留), 8-16, 8-24 10-3, 10-4 10-6 11-5, 11-15 12-10, 12-15, 综4,15,16,18 13-11,13-15,13-16 6-2 图6-2示为把工件送入干燥炉内的机构,叉杆OA= m在铅垂面内转动,杆AB= m,A端为铰链,B端有放置工件的框架。在机构运动时,工件的速度恒为m/s,杆AB始终铅垂。 设运动开始时,角0=?。求运动过程中角?与时间的关系,以及点B的轨迹方程。 10-3 如图所示水平面上放1 均质三棱柱A,在其斜面上又放1 均质三棱柱B。两三棱柱的横截面均为直角三角形。三棱柱 A 的质量为mA三棱柱 B 质量mB的 3 倍,其尺寸如图所示。设各处摩擦不计,初始时系统静止。求当三棱柱 B 沿三棱柱 A 滑下接触到水平面时,三棱柱 A 移动的距离。 11-4 解取A、B 两三棱柱组成 1 质点系为研究对象,把坐标轴Ox 固连于水平面上,O 在 棱柱 A 左下角的初始位置。由于在水平方向无外力作用,且开始时系统处于静止,故系统 质心位置在水平方向守恒。设A、B 两棱柱质心初始位置(如图b 所示)在x 方向坐标 分别为 当棱柱 B 接触水平面时,如图c所示。两棱柱质心坐标分别为 系统初始时质心坐标 棱柱 B 接触水平面时系统质心坐标 因并注意到得 10-4 如图所示,均质杆AB,长l,直立在光滑的水平面上。 求它从铅直位无 初速地倒下时,端点A相对图b所示坐标系的轨迹。 解取均质杆AB 为研究对象,建立图11-6b 所示坐标系Oxy, 原点O与杆AB 运动初始时的点 B 重合,因为杆只受铅垂方向的
理论力学到题库及答案
理论力学部分 第一章 静力学基础 一、是非题 1.力有两种作用效果,即力可以使物体的运动状态发生变化,也可以使物体发生变形。 ( ) 2.两端用光滑铰链连接的构件是二力构件。 ( ) 3.作用在一个刚体上的任意两个力成平衡的必要与充分条件是:两个力的作用线相同,大小相等,方向相反。 ( ) 4.作用于刚体的力可沿其作用线移动而不改变其对刚体的运动效应。 ( ) 5.三力平衡定理指出:三力汇交于一点,则这三个力必然互相平衡。 ( ) 6.约束反力的方向总是与约束所能阻止的被约束物体的运动方向一致的。 ( ) 二、选择题 线但方向相反。 1.若作用在A 点的两个大小不等的力1F 和2F ,沿同一直则其合力可以表示为 。 ① 1F -2F ; ② 2F -1F ; ③ 1F +2F ; 2.三力平衡定理是 。 ① 共面不平行的三个力互相平衡必汇交于一点; ② 共面三力若平衡,必汇交于一点; ③ 三力汇交于一点,则这三个力必互相平衡。 3.在下述原理、法则、定理中,只适用于刚体的有 。 ① 二力平衡原理; ② 力的平行四边形法则; ③ 加减平衡力系原理; ④ 力的可传性原理; ⑤ 作用与反作用定理。 4.图示系统只受F 作用而平衡。欲使A 支座约束力的作用线与AB 成30?角,则斜面的倾角应为 ________。 ① 0?; ② 30?; ③ 45?; ④ 60?。 5.二力A F 、B F 作用在刚体上且 0=+B A F F ,则此刚体________。 ①一定平衡; ② 一定不平衡; ③ 平衡与否不能判断。 三、填空题 1.二力平衡和作用反作用定律中的两个力,都是等值、反向、共线的,所不同的是 。 2.已知力F 沿直线AB 作用,其中一个分力的作用与AB 成30°角,若欲使另一个分力的大小在所有分力中为最小,则此二分力间的夹角为 度。 3.作用在刚体上的两个力等效的条件是
理论力学第一章习题答案
理论力学第一章习题答案 设开始计时的时刻速度为,由题可知枪弹作匀减速运动设减速度大小为. 则有: 由以上两式得 再由此式得 证明完毕. { { S S t t 题1.1.1图 0v a ()()??? ??? ? +-+=-=2 2121021102122 1t t a t t v s at t v s 1102 1 at t s v += () () 2121122t t t t t t s a +-= () 1第1.3题图
由题分析可知,点的坐标为 又由于在中,有 (正弦定理)所以 联立以上各式运用 由此可得 得 得 化简整理可得 此即为点的轨道方程. (2)要求点的速度,分别求导 y 题1.3.2图 C ? ? ?=+=ψψ ?sin cos cos a y a r x ?AOB ? ψsin 2sin a r = r y r a 2sin 2sin == ψ?1cos sin 22=+??r y a x r a x 2 2cos cos --= -=ψ?12422 222222=---++r y a x y a x r y 22222223y a x r a x y -=-++()() 2 222222234r a y x y a x -++=-C C ??? ? ?? ? =--=2cos sin cos 2cos sin ?ωψψ?ω?ωr y r r x
又因为 对两边分别求导 故有 所以 ①② 对①求导 ③ 对③求导 ④ 对②求导 ⑤ 对⑤求导 ⑥ 对于加速度,我们有如下关系见题1.7.1图 ? ω =ψ?sin 2sin a r =ψ ? ωψ cos 2cos a r = 22y x V +=4cos sin cos 2cos sin 2222 ? ωψψ?ω?ωr r r +??? ? ??--=()ψ?ψ??ψ ω ++= sin cos sin 4cos cos 22r ? ? ?==θθ sin cos r y r x θθθ sin cos r r x -=θθθθθθθcos sin sin 2cos 2 r r r r x ---=θθθcos sin r r y +=θθθθθθθsin cos cos 2sin 2 r r r r y -++= a 题1.7.1图
理论力学习题答案
第一章 静力学公理和物体的受力分析 一、是非判断题 1.1.1 在任何情况下,体内任意两点距离保持不变的物体称为刚体。 ( ∨ ) 1.1.2 物体在两个力作用下平衡的必要与充分条件是这两个力大小相等、方向相反,沿同一直线。 ( × ) 1.1.3 加减平衡力系公理不但适用于刚体,而且也适用于变形体。 ( × ) 1.1.4 力的可传性只适用于刚体,不适用于变形体。 ( ∨ ) 1.1.5 两点受力的构件都是二力杆。 ( × ) 1.1.6 只要作用于刚体上的三个力汇交于一点,该刚体一定平衡。 ( × ) 1.1.7 力的平行四边形法则只适用于刚体。 ( × ) 1.1.8 凡矢量都可以应用平行四边形法则合成。 ( ∨ ) 1.1.9 只要物体平衡,都能应用加减平衡力系公理。 ( × ) 1.1.10 凡是平衡力系,它的作用效果都等于零。 ( × ) 1.1.11 合力总是比分力大。 ( × ) 1.1.12 只要两个力大小相等,方向相同,则它们对物体的作用效果相同。 ( × ) 1.1.13 若物体相对于地面保持静止或匀速直线运动状态,则物体处于平衡。 ( ∨ ) 1.1.14 当软绳受两个等值反向的压力时,可以平衡。 ( × ) 1.1.15 静力学公理中,二力平衡公理和加减平衡力系公理适用于刚体。 ( ∨ ) 1.1.16 静力学公理中,作用力与反作用力公理和力的平行四边形公理适用于任何物体。 ( ∨ ) 1.1.17 凡是两端用铰链连接的直杆都是二力杆。 ( × ) 1.1.18 如图1.1所示三铰拱,受力F ,F 1作用,其中F 作用于铰C 的销子上,则AC 、BC 构件都不是二力构件。 ( × ) 二、填空题 1.2.1 力对物体的作用效应一般分为 外 效应和 内 效应。 1.2.2 对非自由体的运动所预加的限制条件称为 约束 ;约束力的方向总是与约束所能阻止的物体的运动趋势的方向 相反 ;约束力由 主动 力引起,且随 主动 力的改变而改变。 1.2.3 如图1.2所示三铰拱架中,若将作用于构件AC 上的力偶M 搬移到构件BC 上,则A 、B 、C 各处的约束力 C 。 A. 都不变; B. 只有C 处的不改变;
理论力学课后习题答案
《理论力学》课后答案 习题4-1.求图示平面力系的合成结果,长度单位为m。 解:(1) 取O点为简化中心,求平面力系的主矢: 求平面力系对O点的主矩: (2) 合成结果:平面力系的主矢为零,主矩不为零,力系的合成结果是一个合力偶,大小是260Nm,转向是逆时针。 习题4-3.求下列各图中平行分布力的合力和对于A点之矩。 解:(1) 平行力系对A点的矩是:
取B点为简化中心,平行力系的主矢是: 平行力系对B点的主矩是: 向B点简化的结果是一个力R B和一个力偶M B,且: 如图所示; 将R B向下平移一段距离d,使满足: 最后简化为一个力R,大小等于R B。其几何意义是:R的大小等于载荷分布的矩形面积,作用点通过矩形的形心。 (2) 取A点为简化中心,平行力系的主矢是: 平行力系对A点的主矩是:
向A点简化的结果是一个力R A和一个力偶M A,且: 如图所示; 将R A向右平移一段距离d,使满足: 最后简化为一个力R,大小等于R A。其几何意义是:R的大小等于载荷分布的三角形面积,作用点通过三角形的形心。 习题4-4.求下列各梁和刚架的支座反力,长度单位为m。
解:(1) 研究AB杆,受力分析,画受力图: 列平衡方程: 解方程组: 反力的实际方向如图示。 校核:
结果正确。 (2) 研究AB杆,受力分析,将线性分布的载荷简化成一个集中力,画受力图: 列平衡方程: 解方程组: 反力的实际方向如图示。 校核: 结果正确。 (3) 研究ABC,受力分析,将均布的载荷简化成一个集中力,画受力图:
列平衡方程: 解方程组: 反力的实际方向如图示。 校核: 结果正确。 习题4-5.重物悬挂如图,已知G=1.8kN,其他重量不计;求铰链A的约束反力和杆BC所受的力。
昆明理工大学理论力学第一章答案
第一章 静力学公理与物体的受力分析 一、就是非判断题 1.1.1 在任何情况下,体内任意两点距离保持不变的物体称为刚体。 ( ∨ ) 1.1.2 物体在两个力作用下平衡的必要与充分条件就是这两个力大小相等、方向相反,沿同一直线。 ( × ) 1.1.3 加减平衡力系公理不但适用于刚体,而且也适用于变形体。 ( × ) 1.1.4 力的可传性只适用于刚体,不适用于变形体。 ( ∨ ) 1.1.5 两点受力的构件都就是二力杆。 ( × ) 1.1.6 只要作用于刚体上的三个力汇交于一点,该刚体一定平衡。 ( × ) 1.1.7 力的平行四边形法则只适用于刚体。 ( × ) 1.1.8 凡矢量都可以应用平行四边形法则合成。 ( ∨ ) 1.1.9 只要物体平衡,都能应用加减平衡力系公理。 ( × ) 1.1.10 凡就是平衡力系,它的作用效果都等于零。 ( × ) 1.1.11 合力总就是比分力大。 ( × ) 1.1.12 只要两个力大小相等,方向相同,则它们对物体的作用效果相同。 ( × ) 1.1.13 若物体相对于地面保持静止或匀速直线运动状态,则物体处于平衡。 ( ∨ ) 1.1.14 当软绳受两个等值反向的压力时,可以平衡。 ( × ) 1.1.15 静力学公理中,二力平衡公理与加减平衡力系公理适用于刚体。 ( ∨ ) 1.1.16 静力学公理中,作用力与反作用力公理与力的平行四边形公理适用于任何物体。 ( ∨ ) 1.1.17 凡就是两端用铰链连接的直杆都就是二力杆。 ( × ) 1.1.18 如图1、1所示三铰拱,受力F ,F 1作用,其中F 作用于铰C 的销子上,则AC 、BC 构件都不就是二力构件。 ( × ) 二、填空题 1.2.1 力对物体的作用效应一般分为 外 效应与 内 效应。 1.2.2 对非自由体的运动所预加的限制条件称为 约束 ;约束力的方向总就是与约束所能阻止的物体的运动趋势的方向 相反 ;约束力由 主动 力引起,且随 主动 力的改变而改变。 1.2.3 如图1、2所示三铰拱架中,若将作用于构件AC 上的力偶M 搬移到构件BC 上,则A 、
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第6章 刚体的平面运动分析 6-1 图示半径为r 的齿轮由曲柄OA 带动,沿半径为R 的固定齿轮滚动。曲柄OA 以等角加速度α绕轴O 转动,当运动开始时,角速度0ω= 0,转角0?= 0。试求动齿轮以圆心A 为基点的平面运动方程。 解:?cos )(r R x A += (1) ?sin )(r R y A += (2) α为常数,当t = 0时,0ω=0?= 0 22 1t α?= (3) 起始位置,P 与P 0重合,即起始位置AP 水平,记θ=∠OAP ,则AP 从起始水平位置至图示AP 位置转过 θ??+=A 因动齿轮纯滚,故有? ? =CP CP 0,即 θ?r R = ?θr R = , ??r r R A += (4) 将(3)代入(1)、(2)、(4)得动齿轮以A 为基点的平面运动方程为: ??? ? ?? ??? +=+=+=22 2212sin )(2cos )(t r r R t r R y t r R x A A A α?αα 6-2 杆AB 斜靠于高为h 的台阶角C 处,一端A 以匀速v 0沿水平向右运动,如图所示。试以杆与铅垂 线的夹角 表示杆的角速度。 解:杆AB 作平面运动,点C 的速度v C 沿杆AB 如图所示。作速度v C 和v 0的垂线交于点P ,点P 即为杆AB 的速度瞬心。则角速度杆AB 为 6-3 图示拖车的车轮A 与垫滚B 的半径均为r 。试问当拖车以速度v 前进时, 轮A 与垫滚B 的角速度A ω与B ω有什么关系?设轮A 和垫滚B 与地面之间以及垫滚B 与拖车之间无滑动。 解:R v R v A A ==ω R v R v B B 22==ω B A ωω2= 6-4 直径为360mm 的滚子在水平面上作纯滚动,杆BC 一端与滚子铰接,另一端与滑块C 铰接。设杆BC 在水平位置时,滚子的角速度=12 rad/s ,=30,=60,BC =270mm 。试求该瞬时杆BC 的角速度和点C 的速度。 习题6-1图 A B C v 0 h 习题6-2图 P AB v C A B C v o h 习题6-2解图 习题6-3解图 习题6-3图 v A = v v B = v
理论力学(第七版)思考题答案
理论力学思考题答案 1-1 (1)若F 1=F 2表示力,则一般只说明两个力大小相等,方向相同。 (2)若F 1=F 2表示力,则一般只说明两个力大小相等,方向是否相同,难以判定。 (3)说明两个力大小、方向、作用效果均相同。 1-2 前者为两个矢量相加,后者为两个代数量相加。 1-3 (1)B 处应为拉力,A 处力的方向不对。 (2)C 、B 处力方向不对,A 处力的指向反了。 (3)A 处力的方向不对,本题不属于三力汇交问题。 (4)A 、B 处力的方向不对。 1-4 不能。因为在B 点加和力F 等值反向的力会形成力偶。 1-5 不能平衡。沿着AB 的方向。 1-7 提示:单独画销钉受力图,力F 作用在销钉上;若销钉属于AC ,则力F 作用在AC 上。受力图略。 2-1 根据电线所受力的三角形可得结论。 2-2不同。 2-3(a )图和(b )图中B 处约束力相同,其余不同。 2-4(a )力偶由螺杆上的摩擦力和法向力的水平分力形成的力偶平衡,螺杆上的摩擦力与法向力的铅直方向的分力与N F 平衡。 (b )重力P 与O 处的约束力构成力偶与M 平衡。 2-5可能是一个力和平衡。 2-6可能是一个力;不可能是一个力偶;可能是一个力和一个力偶。 2-7一个力偶或平衡。 2-8(1)不可能;(2)可能;(3)可能;(4)可能;(5)不可能;(6)不可能。 2-9主矢:''RC RA F F =,平行于BO ;主矩: 2'2C RA M aF =,顺时针。 2-10正确:B ;不正确:A ,C ,D 。 2-11提示:OA 部分相当一个二力构件,A 处约束力应沿OA ,从右段可以判别B 处约束力应平行于DE 。 3-1
理论力学习题(1)
第一章 思考题 1.1 平均速度与瞬时速度有何不同?在什么情况下,它们一致? 答:平均速度因所取时间间隔不同而不同,它只能对运动状态作一般描述,平均速度的方向只是在首末两端点连线的方向;而瞬时速度表示了运动的真实状况,它给出了质点在运动轨道上各点处速度的大小和方向(沿轨道切线方向)。只有在匀速直线运动中,质点的平均速度才与瞬时速度一致。 1.2 在极坐标系中,θθ&&r v r v r ==,为什么2θ&&&r r a r -=而非r &&?为什么 θθθ&&&&r r a 2+=而非θθθ&&&&r r a +=?你能说出r a 中的2θ&r -和θa 中另一个θ&&r 出现的原因和 它们的物理意义吗? 答:在极坐标系中,径向速度和横向速度,不但有量值的变化,而且有方向的变化,单位矢量对时间的微商不再等于零,导致了上面几项的出现。实际上将质点的运动视为径向的直线运动以及以极点为中心的横向的圆周运动。因此径向加速度分量r a 中,除经 向直线运动的加速度r & &外,还有因横向速度的方向变化产生的加速度分量2θ&r -;横向加速度分量中除圆周运动的切向加速度分量θ&&r 外,还有沿横向的附加加速度θ&&r 2,其中的一半θ&&r 是由于径向运动受横向转动的影响而产生的,另一半θ&&r 是由于横向运动受径 向运动的影响而产生的。 1.3 在内禀方程中,n a 是怎样产生的?为什么在空间曲线中它总沿着主法线的方向?当质点沿空间曲线运动时,副法线方向的加速度b a 等于零,而作用力在副法线方向的分量b F 一般不等于零,这是不是违背了牛顿运动定律呢? 答:由于自然坐标系是以轨道切线、主法线和副法线为坐标系,当质点沿着轨道曲线运动时,轨道的切线方向始终在密切平面内,由于速度方向的不断变化,产生了n a 沿
理论力学第七版答案 第九章
9-10 在瓦特行星传动机构中,平衡杆O 1A 绕O 1轴转动,并借连杆AB 带动曲柄OB ;而曲柄OB 活动地装置在O 轴上,如图所示。在O 轴上装有齿轮Ⅰ,齿轮Ⅱ与连杆AB 固连于一体。已知:r 1=r 2=0.33m ,O 1A =0.75m ,AB =1.5m ;又平衡杆的角速度ωO 1=6rad/s 。求当γ=60°且β=90°时,曲柄OB 和齿轮Ⅰ的角速度。 题9-10图 【知识要点】 Ⅰ、Ⅱ两轮运动相关性。 【解题分析】 本题已知平衡杆的角速度,利用两轮边缘切向线速度相等,找出ωAB ,ωOB 之间的关系,从而得到Ⅰ轮运动的相关参数。 【解答】 A 、B 、M 三点的速度分析如图所示,点C 为AB 杆的瞬心,故有 AB A O CA v A A B ??== 21ωω ωω?= ?=A O CD v AB B 12 3 所以 s rad r r v B OB /75.32 1=+= ω s rad r v CM v M AB M /6,1 == ?=I ωω 9-12 图示小型精压机的传动机构,OA =O 1B =r =0.1m ,EB =BD =AD =l =0.4m 。在图示瞬时,OA ⊥AD ,O 1B ⊥ED ,O 1D 在水平位置,OD 和EF 在铅直位置。已知曲柄OA 的转速n =120r/min ,求此时压头F 的速度。
题9-12图 【知识要点】 速度投影定理。 【解题分析】 由速度投影定理找到A 、D 两点速度的关系。再由D 、E 、F 三者关系,求F 速度。 【解答】 速度分析如图,杆ED 与AD 均为平面运动,点P 为杆ED 的速度瞬心,故 v F = v E = v D 由速度投影定理,有A D v v =?θcos 可得 s l l r n r v v A F /30.1602cos 2 2m =+??==πθ 9-16 曲柄OA 以恒定的角速度ω=2rad/s 绕轴O 转动,并借助连杆AB 驱动半径为r 的轮子 在半径为R 的圆弧槽中作无滑动的滚动。设OA =AB =R =2r =1m ,求图示瞬时点B 和点C 的速度与加速度。 题9-16图 【知识要点】 基点法求速度和加速度。 【解题速度】 分别对A 、B 运动分析,列出关于B 点和C 点的基点法加速度合成方程,代入已知数据库联立求解。 【解答】 轮子速度瞬心为P, AB 杆为瞬时平动,有
理论力学17章答案
(b) (a) 习题7-1图 (a) (b) 习题7-3图 习题7-5图 习题7-7图 (a) (a) 第7章 点的复合运动 7-1 图示车A 沿半径R 的圆弧轨道运动,其速度为v A 。车B 沿直线轨道行驶,其速度为v B 。试问坐在车A 中的观察者所看到车B 的相对速度v B /A ,与坐在车B 中的观察者看到车A 的相对速度v A /B ,是否有B A A B //v v -=?(试用矢量三角形加以分析。) 答:B A A B //v v -≠ 1.以A 为动系,B 为动点,此时绝对运动:直线;相对运动:平面曲线;牵连运动:定轴转动。 为了定量举例,设R OB 3=,v v v B A ==,则v v 3e = ∴ ????==6021/θv v A B 2.以B 为动系,A 为动点。牵连运动为:平移;绝对运动:圆周运动;相对运动:平面曲线。 此时??????==4522/θv v B A ∴ B A A B //v v -≠ 7-3 图示记录装置中的鼓轮以等角速度0ω转动,鼓轮的半径为r 。自动记录笔连接在沿铅垂方向并按)sin(1t a y ω=规律运动的构件上。试求记录笔在纸带上所画曲线的方程。 解:t r x 0ω= (1) )sin(1t a y ω= (2) 由(1) 0ωr x t = 代入(2),得 7-5 图示铰接四边形机构中,O 1A = O 2B = 100mm ,O 1O 2 = AB ,杆O 1A 以等角速度ω= 2rad/s 绕轴O 1转动。AB 杆上有一套筒C ,此套筒与杆CD 相铰接,机构的各部件都在同一铅垂面内。试求当?= ?60,CD 杆的速度和加速度。 解:1.动点:C (CD 上),动系:AB ,绝对: 直线,相对:直线,牵连:平移。 2.r e a v v v +=(图a ) v e = v A 01.02121.0cos e a =??==?v v m/s (↑) 3. r e a a a a +=(图b ) 4.021.022e =?==ωr a m/s 2 346.030cos e a =?=a a m/s 2(↑) 7-7 图示瓦特离心调速器以角速度ω绕铅垂轴转动。由于机器负荷的变化,调速器重球以角速度1ω向外张开。如ω= 10 rad/s ,1ω= 1.21 rad/s ;球柄长l = 0.5m ;悬挂球柄的支点到铅垂轴的距离e = 0.05m ;球柄与铅垂轴夹角α= 30°。试求此时重球的绝对速度。 解:动点:A ,动系:固连于铅垂轴,绝 对运动:空间曲线,相对运动:圆图,牵连运 动:定轴转动。 3)sin (e =+=ωαl e v m/s 605.01r ==ωl v m/s 06.32r 2e a =+=v v v m/s 或 i v '-=3e m/s )300.0 ,520.0 ,3(a -=v m/s 7-9 图示直角曲杆OBC 绕O 轴转动,使套在其上的小环M 沿固定直杆OA 滑动。已知OB = 0.1m ;
理论力学课后习题及答案解析..
第一章 习题4-1.求图示平面力系的合成结果,长度单位为m。 解:(1) 取O点为简化中心,求平面力系的主矢: 求平面力系对O点的主矩: (2) 合成结果:平面力系的主矢为零,主矩不为零,力系的合成结果是一个合力 偶,大小是260Nm,转向是逆时针。 习题4-3.求下列各图中平行分布力的合力和对于A点之矩。 解:(1) 平行力系对A点的矩是: 取B点为简化中心,平行力系的主矢是: 平行力系对B点的主矩是: 向B点简化的结果是一个力R B和一个力偶M B,且:
如图所示; 将R B向下平移一段距离d,使满足: 最后简化为一个力R,大小等于R B。其几何意义是:R的大小等于载荷分布的矩形面积,作用点通过矩形的形心。 (2) 取A点为简化中心,平行力系的主矢是: 平行力系对A点的主矩是: 向A点简化的结果是一个力R A和一个力偶M A,且: 如图所示; 将R A向右平移一段距离d,使满足: 最后简化为一个力R,大小等于R A。其几何意义是:R的大小等于载荷分布的三角形面积,作用点通过三角形的形心。
习题4-4.求下列各梁和刚架的支座反力,长度单位为m。解:(1) 研究AB杆,受力分析,画受力图: 列平衡方程: 解方程组: 反力的实际方向如图示。 校核: 结果正确。 (2) 研究AB杆,受力分析,将线性分布的载荷简化成一个集中力,画受力图:
列平衡方程: 解方程组: 反力的实际方向如图示。校核: 结果正确。(3) 研究ABC,受力分析,将均布的载荷简化成一个集中力,画受力图: 列平衡方程: 解方程组:
反力的实际方向如图示。 校核: 结果正确。 习题4-5.重物悬挂如图,已知G=1.8kN,其他重量不计;求铰链A的约束反力和杆BC所受的力。 解:(1) 研究整体,受力分析(BC是二力杆),画受力图: 列平衡方程: 解方程组: 反力的实际方向如图示。
01第一章《理论力学》作业答案
40 1-图[习题1-3] 计算图1-35中321,,F F F 三个力分别在z y x ,,轴上的投影。已知 kN F 21=,kN F 12=, kN F 33=。 解: )(2.16.025 3 11kN F F x -=?-=? -= )(6.18.0254 11kN F F y =?=?= 01=z F )(424.053 45sin 1cos sin 02222kN F F x =??==θγ )(566.05 4 45sin 1sin sin 02222kN F F y =??==θγ )(707.045cos 1cos 0222kN F F z =?==γ 03=x F 03=y F )(333kN F F z == [习题1-8] 试求图示的力F 对A 点之矩,,已知m r 2.01=, m r 5.02=,N F 300=。 解:010012030cos 60sin )30sin (60cos )(r F r r F F M A ?+--= )(152 32.023300)5.02.05.0(5.0300)(m N F M A ?-=??? +?-?-=
43 1-?图[习题1-11] 如图1-43所示,钢绳AB 中的张力kN F T 10=。写出该张力T F 对O 点的矩的矢量表达式。长度单位为m 。 解: 2)21()01(22=-+-=BC 2318)04()12()10(2 2 2==-+-+-=AB z y x F F F k j i F M 420 )(0→ → → = 式中, )(357.2212 3210cos cos kN F F T Tx =?? =?=θγ )(357.22 12 32 10sin cos kN F F T Ty -=? ? -=?-=θγ )(428.92 3410sin kN F F T Tz -=? -=-=γ 故428 .9357.2357.2420)(0--=→ → → k j i F M 357.2357.24428.9357.22---=→ →→→j i k i )(357.24)357.2428.9(2→ → → → --?---=j i k i → → → -+-=k j i 714.4428.9428.9 ()m kN ? [习题1-14(c)] 画杆AB 的受力图。 解: (1)确定研究对象 研究对象: 杆AB 。 (2)取分离体 把研究对象(即杆AB )从物体系统中分离出来。也就是重新画杆AB 。 (3)画主动力 作用在梁AB 上的主动力有:P F 。
理论力学习题答案
第一章静力学公理和物体的受力分析 一、是非判断题 1.1.1 在任何情况下,体内任意两点距离保持不变的物体称为刚体。 ( ∨ ) 1.1.2 物体在两个力作用下平衡的必要与充分条件是这两个力大小相等、方向相反,沿同一直线。( × ) 1.1.3 加减平衡力系公理不但适用于刚体,而且也适用于变形体。 ( × ) 1.1.4 力的可传性只适用于刚体,不适用于变形体。 ( ∨ ) 1.1.5 两点受力的构件都是二力杆。 ( × ) 1.1.6只要作用于刚体上的三个力汇交于一点,该刚体一定平衡。 ( × ) 1.1.7力的平行四边形法则只适用于刚体。 ( × ) 1.1.8 凡矢量都可以应用平行四边形法则合成。 ( ∨ ) 1.1.9 只要物体平衡,都能应用加减平衡力系公理。 ( × ) 1.1.10 凡是平衡力系,它的作用效果都等于零。 ( × ) 1.1.11 合力总是比分力大。 ( × ) 1.1.12只要两个力大小相等,方向相同,则它们对物体的作用效果相同。 ( × ) 1.1.13若物体相对于地面保持静止或匀速直线运动状态,则物体处于平衡。 ( ∨ ) 1.1.14当软绳受两个等值反向的压力时,可以平衡。 ( × ) 1.1.15静力学公理中,二力平衡公理和加减平衡力系公理适用于刚体。 ( ∨ ) 1.1.16静力学公理中,作用力与反作用力公理和力的平行四边形公理适用于任何物体。 ( ∨ ) 1.1.17 凡是两端用铰链连接的直杆都是二力杆。 ( × ) 1.1.18 如图所示三铰拱,受力F ,F1作用,其中F作用于铰C的销子上,则AC、BC构件都不是二力构件。 ( × )