工程力学教程 西南交通大学应用力学与工程系 第二版 习题 答案 详解
工程力学教程第二版课后习题答案
工程力学教程第二版课后习题答案工程力学是一门应用力学原理研究工程结构和材料力学性能的学科。
作为工程学的基础课程之一，工程力学的学习对于培养工程师的分析和解决实际工程问题的能力至关重要。
而工程力学教程第二版是一本经典的教材，其中的课后习题是帮助学生巩固所学知识的重要辅助材料。
本文将为读者提供工程力学教程第二版课后习题的答案，帮助读者更好地理解和掌握工程力学的知识。
第一章：静力学1. 问题：一根长度为L，截面为矩形的梁，其宽度为b，高度为h。
梁的两端分别固定在支座上，中间有一个集中力P作用在梁上。
求梁在P作用下的最大弯矩和最大剪力。
答案：根据静力学原理，我们可以通过平衡力和力矩来求解该问题。
首先，根据平衡力的原理，梁在P作用下的最大剪力等于P。
其次，根据力矩的原理，梁在P作用下的最大弯矩等于P乘以梁的长度L的一半。
因此，最大弯矩为PL/2。
第二章：动力学1. 问题：一个质量为m的物体以速度v沿着水平方向运动，突然撞击到一个质量为M的静止物体上。
求撞击后两个物体的速度。
答案：根据动量守恒定律，撞击前后两个物体的总动量保持不变。
设撞击后质量为m的物体的速度为v1，质量为M的物体的速度为v2。
由动量守恒定律可得mv = mv1 + Mv2。
另外，根据能量守恒定律，撞击前后两个物体的总动能保持不变。
设撞击前质量为m的物体的动能为1/2mv^2，撞击后质量为m的物体的动能为1/2mv1^2，质量为M的物体的动能为0（静止）。
由能量守恒定律可得1/2mv^2 = 1/2mv1^2 + 0。
综上所述，可以解得v1 = (m - M)v / (m + M)，v2 = 2m / (m + M)。
第三章：应力分析1. 问题：一个长方体的尺寸为a×b×c，其材料的杨氏模量为E，泊松比为v。
求该长方体在x、y、z方向上的应力分量。
答案：根据应力分析的原理，我们可以通过应力的定义和杨氏模量、泊松比的关系来求解该问题。
工程力学练习册第2版答案
工程力学练习册第2版答案工程力学是研究物体在外力作用下的运动规律和内部应力分布的科学。
本练习册旨在帮助学生更好地理解和掌握工程力学的基本概念、原理和计算方法。
以下是《工程力学练习册第2版》的部分习题及答案。
习题一：静力学基础1. 某物体受到三个共点力的作用，分别为F1=200N，F2=300N，F3=100N。
若F1和F2的夹角为120°，求这三个力的合力大小。
答案：首先，根据矢量合成法则，我们可以使用余弦定理计算合力的大小： \[ F_{合} = \sqrt{F1^2 + F2^2 + 2 \cdot F1 \cdot F2 \cdot\cos(120°)} \]\[ F_{合} = \sqrt{200^2 + 300^2 + 2 \cdot 200 \cdot 300\cdot (-0.5)} \]\[ F_{合} = \sqrt{40000 + 90000 - 60000} \]\[ F_{合} = \sqrt{70000} \approx 264.58N \]2. 一个物体在水平面上，受到一个斜向上的拉力F=150N，与水平方向夹角为30°。
求物体受到的支持力和摩擦力的大小。
答案：将拉力分解为水平和垂直分量：\[ F_{水平} = F \cdot \cos(30°) = 150 \cdot 0.866 \approx 129.9N \]\[ F_{垂直} = F \cdot \sin(30°) = 150 \cdot 0.5 = 75N \] 物体在水平面上，支持力等于垂直向上的力，即：\[ N = F_{垂直} = 75N \]摩擦力的大小由水平力决定：\[ f = \mu \cdot N \]其中μ为摩擦系数，由于题目未给出，我们无法计算具体数值。
习题二：材料力学1. 一根直径为d=20mm，长度为L=2m的圆杆，在一端受到一个拉力P=10kN。
工程力学(第二版)习题册答案
一、填空题
1. 相 对 滑 动 相 对 滑 动 趋 势 接触面的切线 相反 2. 10N 20N 30N 30N 30N 3. 100N 竖直向上 平衡 4. 平稳无冲击 自锁
阻碍物体相对滑动
相对滑动趋势
二、选择题
1. A
三、简答题
1. ①问题中含有可能发生相对滑动的摩擦面，因此，存在摩擦力； ②受力图中要画出摩擦力，摩擦力总是沿着接触面的切线方向并与物体相对滑
7.
8.
9.
第二章 平面力系
第一节 共线力系的合成与平衡
一、填空题
1. 在同一条直线上
2. FR Fi FR 0
二、计算题
设向右为正方向。 则 FR=120+40-80-200=-120N 方向：水平向左
第二节 平面汇交力系的合成
一、填空题
1. 作用于同一平面内且各力作用线相交于一点的力系 共线力系 力的作用点 2. -F 或 F 0 0 -F 或 F 3. 合力在任一坐标轴上的投影 各分力在同一轴上投影的代数和 4. F4 F3 5. 自行封闭 6. 所有各力在 x 轴上投影的代数和为零 所有各力在 y 轴上投影的代数和为零 Fx 0 Fy 0
3. 后轮：摩擦力向前 前轮：摩擦力向后
4. 不下滑，处于自锁状态
四、计算题
FT 60 18 3N
五、应用题
1. （提示）从摩擦力与 F 对 B 点的力矩大小的比较进行考虑
第三章 空间力系 第一节 力在空间坐标轴上的投影与合成
一、填空题
1. 力的作用线不都在同一平面内呈空间分布的力系 2. 一次投影法 二次投影法
二、选择题
1. A 2.B
它所限制物体
三、简答题
1.柔性体约束只能承受拉力，不能承受压力。 2.被约束物体可以沿约束的水平方向自由滑动，也可以向离开约束的方向运动， 但不能向垂直指向约束的方向运动。 3.剪刀的两半部分可以绕销钉轴线相对转动，但不能在垂直销钉轴线的平面内沿 任意方向做相对移动。 4.木条不能沿圆柱销半径方向移动，但可以绕销轴做相对转动。 5.固定端约束既限制物体在约束处沿任何方向的移动，也限制物体在约束处的转 动。
工程力学(第二版)课后答案
1－1五个力作用于一点O，如图示。
图中方格的边长为10mm 。
试求此力系的合力。
解题思路：（1）由式（1－13）求合力在直角坐标轴上的投影；（2）由式（1－14）求合力的大小；（3）由式（1－15）求合力的方向。
答案：F R ＝669.5N , ∠(F R，i )＝34.901－2如图示平面上的三个力F1＝100N，F2＝50N，F3＝50N，三力作用线均过A点，尺寸如图。
试求此力系的合力。
解题思路：（1）由式（1－13）求合力在直角坐标轴上的投影；（2）由式（1－14）求合力的大小；（3）由式（1－15）求合力的方向。
答案：F R ＝161.2N , ∠(F R，F i)＝29.701－3试计算下列各图中的力F对点O之矩。
解题思路：各小题均由式（1－16）求力矩。
答案：略1－4如图所示的挡土墙重G 1＝75 kN ，铅直土压力G 2＝120 kN ，水平土压力F p ＝90 kN 。
试求三力对前趾A 点之矩的和，并判断挡土墙是否会倾倒。
解题思路：（1）由式（1－16）求三力对前趾A 点之矩的代数和； （2）若其值为负（顺时针转），则挡土墙不会翻倒。
答案：∑M A ＝－180kN.m ，不会倾倒。
1－5如图所示，边长为a 的正六面体上沿对角线AH 作用一力F 。
试求力F 在三个坐标轴上的投影，力F 对三个坐标轴之矩以及对点O 之矩矢。
解题思路：（1）由式（1－13）、（1－14）、（1－15）求合力的大小和方向； （2）由式（1－25）求力对三个坐标轴之矩； （3）由式（1－26）求力对坐标原点之矩。
答案：M x ＝0，Fa M y 33＝，Fa M 33z ＝－, k Fa j Fa M O 3333-＝1－7试画出下列各图中物体A ，构件AB 的受力图。
未画重力的物体重量不计，所有接触面均为光滑接触。
解题思路：（1）画出研究对象的轮廓形状； （2）画出已知的主动力；（3）在解除约束处按约束的性质画出约束力。
《工程力学(第2版)》课后习题及答案—理论力学篇
第一篇理论力学篇模块一刚体任务一刚体的受力分析（P11）一、简答题1．力的三要素是什么?两个力使刚体平衡的条件是什么？答：力的三要素，即力的大小、力的方向和力的作用点。
两个力使刚体处于平衡状态的必要和充分条件：两个力的大小相等，方向相反，作用在同一直线上。
2．二力平衡公理和作用与反作用公理都涉及二力等值、反向、共线，二者有什么区别？答：平衡力是作用在同一物体上，而作用力与反作用力是分别作用在两个不同的物体上。
3．为什么说二力平衡公理、加减平衡力系公理和力的可传性都只适用于刚体？答：因为非刚体在力的作用下会产生变形，改变力的传递方向。
例如，软绳受两个等值反向的拉力作用可以平衡，而受两个等值反向的压力作用就不能平衡。
4．什么是二力构件？分析二力构件受力时与构件的形状有无关系。
答：工程上将只受到两个力作用处于平衡状态的构件称为二力构件。
二力构件受力时与构件的形状没有关系，只与两力作用点有关，且必定沿两力作用点连线，等值，反向。
5．确定约束力方向的原则是什么?活动铰链支座约束有什么特点？答：约束力的方向与该约束阻碍的运动方向相反。
在不计摩擦的情况下，活动铰链支座只能限制构件沿支承面垂直方向的移动。
因此活动铰链支座的约束力方向必垂直于支承面，且通过铰链中心。
6．说明下列式子与文字的意义和区别：（1）12=F F ，（2）12F F =， （3）力1F 等效于力2F 。
答：若12=F F ，则一般只说明两个力大小相等，方向相反。
若12F F =，则一般只说明两个力大小相等，方向是否相同，难以判断。
若力1F 等效于力2F ，则两个力大小相等，方向和作用效果均相同。
7．如图1-20所示，已知作用于物体上的两个力F1与F2，满足大小相等、方向相反、作用线相同的条件，物体是否平衡？答：不平衡，平衡是指物体相对于惯性参考系保持静止或匀速直线运动的状态，而图中AC 杆与CB 杆会运动，两杆夹角会在力的作用下变大。
二、分析计算题1.试画出图1-21各图中物体A 或构件AB 的受力图（未画重力的物体重量不计，所有接触均为光滑接触）。
工程力学教程西南交通大学应用力学及工程系第二版习题答案详解
（静力学）
1
第一章 P19：
F
450
A
P
FNA
B FNB
1-1（b）
B
FNB
A FA
300
P
1-2（a）
2
P A 450
F FAx A
C B
FNB
FAy
或
B
300
FB
FA
F
1-2（b）
A C
B
300
FA
FB
1-2（d）
3
A
F
P
C E
FNE F
A FA/
P
C FCx/
E FCy/
约束力。设刚架的自重及摩擦均可不计。
F
B
FB
解：【BC】
B
a
A
FA
【整体】
FA
FC
450 450
F
a
C
二力构件
C
FC
FC
FC FA F sin450
2 F 0.707F 2
【BC】 FB FC 0.707F
8
P36： 2-8 图示梁AB，F=20KN. 试求支座A和B的约束力。 梁重及摩擦均可不计。
FNE
FA A
D FDx B
FDy
FCx C FCy
B FB/
B
FB D FDx
FDy
1-5
4
C A FA A
FC C
B
P
FB/ B
P
FAx
A FAy
1-6
B
FB
FB/ B
P
5
第二章 P35：
工程力学第2版答案解析[“工程力学”教学与机械专业知识的联系]
![工程力学第2版答案解析[“工程力学”教学与机械专业知识的联系]](https://img.taocdn.com/s3/m/09df82219e31433238689383.png)
工程力学第2版答案解析[“工程力学”教学与机械专业知识的联系]一、“工程力学”课程概述随着社会的发展，大学生就业形势更加严峻。
以能力培养为基础，职业为导向的高等职业教育，要使学生在就业中更具竞争力，学生在校期间熟悉工作角色就成为高职高专教育不可回避的课题。
这就要求必须打破传统的以知识内容为中心、注重学习的循序渐进和积累的老套方法。
高等教育改革的不断深化，高等教育质量的全面提升，对高等教育的人才培养方案、课程体系设置以及课堂教学模式都提出了全新的挑战，为此，山东英才学校（以下简称“我校”）在原有经验基础上提出推进项目驱动教学法。
“工程力学”是机械工程类专业学生必修的专业基础课，该课程一般在学生第三学期开设，也是学生在学习过程中接触到的第一门专业相关课程。
该课程集基础性和技术性为一体，其研究问题和解决问题的方法具有代表性，它以力学基础理论知识为前提对工程实例进行分析，将工程实例加以简化提出力学计算模型，运用已有的数学知识计算解决实际问题；同时又与其他后续专业课比如机械设计、机械检测等专业课息息相关，为这些课程提供必需的力学分析基础，贯穿于整个专业知识的学习过程。
但是由于“工程力学”课程本身以理论推导和数学计算为主、理论性强；介绍静力学、材料力学、运动和动力学三大内容，涉及的知识点多面广，故学生觉得枯燥乏味。
“工程力学”是学生接触的第一门专业知识课，他们前期学习主要以公共基础课为主，并且接触专业知识机会少，对专业知识了解不深，很难体会力学与后续课程及工程实践的联系，缺乏学习兴趣。
“工程力学”理论推导数学计算多，导致学生产生厌学情绪，教学过程很难达到理想的效果。
科学技术的不断发展对学生能力提出了更高的要求，使得教师在教学过程中必须充分发挥主导作用，调动学生学习的积极性，培养学生自主学习提出问题、分析问题及解决问题的能力，“授人以鱼，不如授之以渔”。
在教学过程中，教师应通过不断地实践、学习、借鉴与，探索出适合自身学校特点、专业特点、学生特点、课程特点的教学方法。
《工程力学》课后习题答案全集
工程力学习题答案第一章 静力学基础知识思考题：1. ×;2. √;3. √;4. √;5. ×;6. ×;7. √;8. √习题一1．根据三力汇交定理，画出下面各图中A 点的约束反力方向。
解：（a ）杆AB 在A 、B 、C 三处受力作用。
由于力和的作用线交于点O 。
如图（a ）所示，根据三力平衡汇交定理， 可以判断支座A 点的约束反力必沿 通过A 、O 两点的连线。
（b ）同上。
由于力和的作用线 交于O 点，根据三力平衡汇交定理， 可判断A 点的约束反力方向如 下图（b ）所示。
2．不计杆重，画出下列各图中AB 杆的受力图。
解：（a ）取杆AB 为研究对象，杆除受力外，在B 处受绳索作用的拉力，在A 和E 两处还受光滑接触面约束。
约束力和的方向分别沿其接触表面的公法线，并指向杆。
其中力与杆垂直，力通过半圆槽的圆心O 。
AB 杆受力图见下图（a ）。
(b)由于不计杆重，曲杆BC 只在两端受铰销B 和C 对它作用的约束力和，故曲杆BC 是二力构件或二力体，此两力的作用线必须通过B 、C 两点的连线，且=。
研究杆AB ，杆在A 、B 两点受到约束反力和，以及力偶m 的作用而平衡。
根据力偶的性质，和必组成一力偶。
(d)由于不计杆重，杆AB 在A 、C 两处受绳索作用的拉力和，在B 点受到支座反力。
和相交于O 点，根据三力平衡汇交定理，可以判断必沿通过pB RpB Rp B T A N E N E N A N B N C N BN CN A N B N A N B N A T C T B N A T C TB NB、O两点的连线。
见图(d).第二章 力系的简化与平衡思考题：1. √;2. ×;3. ×;4. ×;5. √;6. ×;7. ×;8. ×;9. √.1． 平面力系由三个力和两个力偶组成，它们的大小和作用位置如图示，长度单位为cm ，求此力系向O 点简化的结果，并确定其合力位置。
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P69： 4-8 机构如图，设A、C两点在同一铅垂线上，
且 AC=AB。试问杆保持平衡时角θ 等于多少？ 滑轮半径 R与杆长l相比很小。绳重及摩擦均不计。
C
1800 θ 2
B P1
FTB=P2 B 1800 θ
2
P2 θ A
解：【 AB】
θ
P1 FAx FAy
A
M
A
0
1800 l P2 sin l P sin 0 1 2 2 P2 P1 sin P2 cos 2 sin cos 2 P 2 2 2 2 1
F B C
a
A FAy
a a
FB
MA 0
FB 2a M e F 3a qa
FB M e 3F qa 2a 2 4
a 0 2
F
y
0
FAy FB F qa 0
M e F 5qa FAy 2a 2 4
17
P69： 4-6(a) 试求构架 A、B处的约束力。构件重及摩擦均不计。
10kN 20kN
20 103 1 100MPa 6 200 10
10 103 2 50 MPa 6 200 10
a
a
A FA
【整体】
C FC FC
450 450
0
二力构件
C FC
FA F
2 FC FA F sin45 F 0.707F 2
【 BC】
FB FC 0.707 F
8
P36： 2-8 图示梁 AB，F=20KN. 试求支座A和 B的约束力。
梁重及摩擦均可不计。
F
A
FA
解：【 AB】
M O1 598.6 x1 4.52m FRy 132.4
13
F3
1m
2m
1m 2m
5m
1m
O2
F2 O1
Me F1
300
2m 1m
F4 O3
MO2 = mO2( Fi ) = F1 cos300 × 4 + F1 sin300 ×8+ F2 × 2 + Me + F4 ×4 =997.1N.m
FB
2 3 1 0.4 F 1.6 0 0 . 4 2 2 2 2 1 800 0 2 2
FB 3312.9 N
FC 3312.9
FC 1943N 1.94kN
19
活塞 D作用于物块C上的压力与 FC等值、反向、共线。
22
FN1
50kN
FN 2 cos 450 FB 0
1 2
E
M
D
0 0
FN2
FN1 cos 450 1 FB 2 0
D F 3 N3
FB
M
E
FN 3 1 FB 1 0
P84： 5-1 已知 θ =300，P=350N，FT=100N， fs=0.35，
F f f s FN 123.6 N
所以物块平衡。 23
P84： 5-5 物块 A置于水平面上，自重P=150N，物块与水平面 间的 fs=0.25，试求使物块滑动所需的力F1的最小值及对应的角 度 。
F1min F1
P
A
FA
φ
P
arctanf s 14.040
A B
300
F
F/
l
解：【 AB】
FA
FB
0
m 0
FA l F a cos30 0
FB FA 0.866Fa l
FA
3Fa 0.866Fa 2l l
10
第四章 P68：
P68： 4-1 平板上力系如图示，试求其合成结果。 已知：F1 80 N，F2 50 N，F3 60 N，F4 40 N，M e 140 N .m
F3
O
600
x
2 FR= FRx2 +FRy = … =351.45N
F4
tan =FRy/FRx
=33.16
7
P35： 2-4 图示三铰刚架由AB和 BC两部分组成，A、C 为固定铰支座，B为中间铰。试求支座A、C和铰链B的 约束力。设刚架的自重及摩擦均可不计。
F B FB B
解：【 BC】
2.5m 400kN 2.5m B
600
FNB
解：【 AB】
3m FAx
MA 0
A
1 3 FNB 5 FNB 3 400 2.5 0 2 2
FNB 196.2kN
FAy
F
F
y
x
0
3 FAx FNB 0 2
1 FAy 400 FNB 0 2
C
2m
450 2m
B
FB
Fx = 0 Fy = 0
FA
2 2 F 0 2 5
FA
10 F 5 10 15.81kN 4
FB FA
1 2 F 0 2 5
FB 5 2 7.07kN
9
第三章 P47：
P47： 3-4 图示折梁AB，试求支座 A和B的约束力。 梁重及摩擦均可不计。
F1
450 600
几何法
F2
1厘米代表 100N
F2
F3 F4
O
600
F3
x
F1
F4
FR
量出 FR的长度，折算出合力的大小，
量出角度 的值。
6
解析法
FRx= Fx= -F1cos 450 +F2cos600+F3+F4cos 600 y
F1
450
= 293.93N
F2
FR
600
FRy = Fy = F1sin450 +F2sin60-F4sin600 = 192.67N
xc
xA
i
i
A
40 8000 50 3600 31.8mm 8000 3600
yc
yA
i
i
A
50mm
25
P120： 6-14 求图形阴影面积的形心坐标xc。
y
x
x1 0mm, A1 1202 4.52 104 mm2
1 x2 30mm, A2 180 90 8100mm 2 2
FAy 15kN
21
P71： 4-17（a） 试用截面法求图示桁架中指定杆件的内力。
100kN 50kN
A
C
1 2
E
解：【整体】 B
1m
M
A
0
FAy
D
4× 1m=4m
3
FB
FB 4 100 2 50 3 0
FB 87.5kN
y
【右半部分】 C
F
B
0
FN 2 53kN FN 1 125kN FN 3 87.5kN
fd=0.25。试问物块是否平衡？并求出摩擦力的大小和方向。
y P
FT Ff 1 A FN
x
由 fs=0.35得
φ =19.290 。
F F
x
0 0
FT cos P sin F f 0
Ff 88.4 N
y
FN P cos FT sin 0 FN 353.1N
xc
xA
i
i
A
30 8100 6.54mm 4 4.52 10 8100
26
基础力学2 作业
（7-11章）
P153 7-1（ b） 试作杆的轴力图，并指出最大拉力和最大压力的 值及其所在的横截面（或这类横截面所在的区段） 。
10kN 20kN 30kN 20kN
A
1m
B
FCy 0.5 F 0.6 0
FCx 880N
FCy 480N
B
FC 8802 4802 1002.4 N
480 arctan 28.60 880
第四象限
16
P69： 4-5(b) 试求外伸梁支座处的约束力。梁重及摩擦均不计。
q
Me
D
a 解：【 AB】
/ C FCx
FDx B FDy FB
E FA/ P
F B/
FCx
C FCy B
D FDx
FDy
E FCy/ FNE
1-5
4
C
FC C
B
A P FB/ B FA A P FAx A FAy FB/ B B FB
1-6
P
5
第二章 P35：
P35： 2-1 已知 F1=150N， F2=200N， F3=250N， F4=100N，试分别用几何法和解析法求这四个力的合力。 y
基础力学1 作业 （静力学）
1
第一章 P19：
F
B
FNB
A
FNA
450
P B FNB FA A
300
P
1-1（ b）
1-2（ a）
2
F FAx A B FNB P A FA
450
B
C FAy
300
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1-2（ b）
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300
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1-2（ d）
3
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