理论力学 1~12章 答案
理论力学第一章答案
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ϕ +ϕ ϕ +ϕ m1g sinϕ1 − k cos 1 2 ⋅ (l − 2R) ⋅ sin 1 2 = 0 2 2 m g sinϕ − k cosϕ1 + ϕ2 ⋅ (l − 2R) ⋅ sinϕ1 + ϕ2 = 0 2 2 2 2
o
ϕ1 ϕ2
m2
m1
2.23 质量为m，电荷为q的粒子在轴对称电场 中运动。写出粒子的拉格朗日函数和运动微分方程。 v v v v 解： 由题中 E = E 0 e r ，B = B 0 k 令 ϕ = E 0 ln R v 1 v A = B 0 R eθ 2 v v 在柱坐标系中，有： = 1 mv 2 − q ϕ + q A ⋅ V , L 2 d ∂L ∂L − =0 代入： & dt ∂ q α ∂ qα
2 p 2p
代入完整保守体系的拉格朗日方程，
d dt & R2 & g R & R + R − ω 2R + R − 2 R p2 p p
2
= 0
m
&& & 化简得到， ( p 2 + R 2 ) ⋅ R + R ⋅ R 2 − p 2 ω 2 R + pgR = 0
z o
F
G P
∴ P ⋅ FG = F1 ⋅ EF + ( P'− F1 ) ⋅
若有
DF AC = ，则有：P ⋅ FG EF AB
AB DF AC
A B
P'
F'2
= P'⋅EF
C
即秤锤的重量P与重物P’在秤台的位置无关，且 P ' = P
理论力学习题答案
理论力学习题答案(总26页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--2第一章 静力学公理和物体的受力分析一、是非判断题在任何情况下，体内任意两点距离保持不变的物体称为刚体。
( ∨ ) 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。
( × ) 加减平衡力系公理不但适用于刚体，而且也适用于变形体。
( × ) 力的可传性只适用于刚体，不适用于变形体。
( ∨ ) 两点受力的构件都是二力杆。
( × ) 只要作用于刚体上的三个力汇交于一点，该刚体一定平衡。
( × ) 力的平行四边形法则只适用于刚体。
( × ) 凡矢量都可以应用平行四边形法则合成。
( ∨ ) 只要物体平衡，都能应用加减平衡力系公理。
( × ) 凡是平衡力系，它的作用效果都等于零。
( × ) 合力总是比分力大。
( × ) 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。
( × )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。
( ∨ )当软绳受两个等值反向的压力时，可以平衡。
( × )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。
( ∨ )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。
( ∨ )凡是两端用铰链连接的直杆都是二力杆。
( × )如图所示三铰拱，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。
( × )图3二、填空题力对物体的作用效应一般分为 外 效应和 内 效应。
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。
理论力学课后习题答案
理论力学课后习题答案理论力学课后习题答案引言：理论力学是物理学的基础课程之一，对于理解和应用物理学的原理和方法具有重要意义。
在学习理论力学的过程中，课后习题是巩固知识、提高能力的重要途径。
本文将针对理论力学课后习题进行解答，帮助读者更好地理解和掌握这门课程。
第一章：牛顿力学1. 一个物体以初速度v0沿直线运动，加速度为a，求物体的位移与时间的关系。
答：根据牛顿第二定律F=ma，可得物体所受合力F=ma=mv/t，其中m为物体的质量，v为物体的速度，t为时间。
由此可得物体的位移s=vt+1/2at^2。
2. 一个质点在重力作用下自由下落，求它在t时刻的速度和位移。
答：在重力作用下，质点的加速度为g，即a=g。
根据牛顿第二定律F=ma，可得质点所受合力F=mg。
根据牛顿第一定律，质点的速度随时间的变化率为v=g*t，位移随时间的变化率为s=1/2gt^2。
第二章：拉格朗日力学1. 一个质点沿半径为R的圆周运动，求它的动能和势能。
答：质点的动能由动能定理可得，即K=1/2mv^2，其中m为质点的质量，v为质点的速度。
质点的势能由引力势能可得，即U=-GmM/R，其中G为引力常数，M为圆周的质量。
2. 一个质点在势能为U(r)的力场中运动，求它的运动方程。
答：根据拉格朗日方程可得，质点的运动方程为d/dt(dL/dv)-dL/dr=0，其中L=T-U，T为质点的动能，U为质点的势能。
第三章：哈密顿力学1. 一个质点在势能为U(x)的力场中运动，求它的哈密顿量和哈密顿运动方程。
答：质点的哈密顿量由哈密顿定理可得，即H=T+U，其中T为质点的动能，U为质点的势能。
质点的哈密顿运动方程为dp/dt=-dH/dx，其中p为质点的动量。
2. 一个质点在势能为U(x)的力场中运动，求它的哈密顿正则方程。
答：质点的哈密顿正则方程为dx/dt=dH/dp，dp/dt=-dH/dx，其中x为质点的位置，p为质点的动量。
结论：通过对理论力学课后习题的解答，我们可以更深入地理解和应用物理学的原理和方法。
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F1和F2，沿同一直线但方向相反。
则其合力可以表示为。
①F1－F2；②F2－F1；③F1＋F2；2．作用在一个刚体上的两个力F A、F B，满足F A=－F 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F1、F2、F3、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。
理论力学课后习题与答案解析
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。
习题4-8．图示钻井架，G=177kN，铅垂荷载P=1350kN，风荷载q=1.5kN/m，水平力F=50kN；求支座A的约束反力和撑杆CD所受的力。
理论力学答案完整版(清华大学出版社)1
第一章力和约束 习题解答
1-1 求 图 示 空 间 汇 交 力 系 的 合 力 。 已 知 F1 = 100N ， F2 = 200N ， F3 = 300N ， F4 = 400N ,方向如图示。如果仅改变力 F4 的方向，能否使此力系成为平衡力系？为什么？
解：按合力投影定理计算合力在 x, y, z 轴上的投影： FRx = F1 cosϕ1 + F2 sin γ 2 cosϕ2 − F4 sin2 30o = 111.1 (N); FRy = F2 sin γ 2 sinϕ2 + F3 + F4 sin 30o cos30o
= 601.1 (N); FRz = −F1 sinϕ1 − F2 cosγ 2 sinϕ2 + F4 cos30o
题 1-9(a)图 （b）按三力平衡汇交定理画出整体的受力图，然后依次画出杆 CD、杆 AB、轮 D 的受力图。
题 1-9（b）图
5
（c）折杆 BC 为二力构件，约束力方向一定是沿着 BC 连线。因力偶只能与力偶平衡，所 以，铰链 A 和 B 处的约束力一定互相平行而组成力偶。
题 1-9（c）图 （d）图示结构中，杆 CE 为二力杆，其余杆件的受力按力偶平衡理论确定。
对 x, y, z 轴的力矩和，以及对坐标原点 O 的力矩和。
解：平面 abc 的法向量为 n = 1 i + 1 j + 1 k ，力偶矢为 ab c
M = Mn0 , 其中 i, j,k, n0 依次为 x, y, z, n 方向的单位向
量。力 F 表为 F = Fξ 0
其中ξ 0 为ξ = 1 (a i + b j) − ck 方向的单位向量。
理论力学第二版习题答案
理论力学第二版习题答案理论力学第二版习题答案理论力学是力学的基础学科，它研究物体在力的作用下的运动规律。
对于学习理论力学的学生来说，做习题是非常重要的一部分，通过做习题可以巩固理论知识，提高解题能力。
本文将为大家提供理论力学第二版习题的答案，希望对广大学生有所帮助。
第一章：牛顿力学的基本概念和基本定律1. 问题：一个质点从速度为v0的位置自由下落，求它下落的时间。
答案：根据自由下落的运动学公式，下落的时间t可以通过以下公式计算：t =√(2h/g)，其中h为下落的高度，g为重力加速度。
由于自由下落是垂直向下的，所以h可以表示为h = (1/2)gt^2。
将h代入上述公式，可得t = √(2h/g) =√(2(1/2)gt^2/g) = √t^2 = t。
2. 问题：一个质点在水平方向上以初速度v0做匀速直线运动，求它在时间t内所走的距离。
答案：由于匀速直线运动的速度保持不变，所以在时间t内，质点所走的距离s 可以通过以下公式计算：s = v0t。
第二章：质点的运动方程1. 问题：一个质点在x轴上做直线运动，其运动方程为x = 2t^2 + 3t + 1，求其速度和加速度。
答案：质点的速度可以通过对运动方程求导得到：v = dx/dt = 4t + 3。
质点的加速度可以通过对速度求导得到：a = dv/dt = 4。
2. 问题：一个质点在y轴上做直线运动，其运动方程为y = 3t^3 + 2t^2 + t，求其速度和加速度。
答案：质点的速度可以通过对运动方程求导得到：v = dy/dt = 9t^2 + 4t + 1。
质点的加速度可以通过对速度求导得到：a = dv/dt = 18t + 4。
第三章：质点系和刚体的运动1. 问题：一个质点系由两个质点组成，质点1质量为m1，质点2质量为m2，它们之间通过一根质量可忽略不计的绳子连接，求质点系的重心位置。
答案：质点系的重心位置可以通过以下公式计算：x = (m1x1 + m2x2)/(m1 + m2)，其中x1和x2分别为质点1和质点2的位置坐标。
理论力学作业答案
解：力系对O点的主矩在轴上的投影为
M Ox M x F F2 cos a .100 F3 sin .300 51.8 N .m M Oy M y F F1 .200 F2 sin a .100 36.64 N .m M Oz M z F F2 cos a .200 F3 cos .300 103.6 N .m
FCy
P1
FDx
解得： FCy 4550 N
P
3、研究杆ABC
FCy
C
M F F
y
C
0
M A 6FAx 3FBx 0 0
B
FCx
FBy
FAy FBy FCy P3 0
x
0
FBx
FAx FBx FCx 0
MA P3 FAy
A
解得： FBx 22800, FBy 17850
M M FAx tan , FAy , M A M a a
3-9(b)
已知：q, M, a,. 不计梁自重，求支座A、B、C约束反力。 FNC FBy FBx
解：BC段梁受力分析如图，平面任意力系平衡方程为
F F
解得：
FNC
x y
0 FBx FNC sin 0 0 FBy qa FNC cos 0
解得： FAx 0, FAy 1 F M , FNB 1 3F M 2 a 2 a
3-5(b)
已知：F, M, q, a, 求支座A、B约束反力。
q
M
解：梁受力分析如 图，平面任意力系 平衡方程为
FAx
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第一章 静力学公理和物体的受力分析一、选择题与填空题 1.C 2.ACD3.A ，B 两处约束力的方向如图所示。
4．5F ，方向与5F 方向相反。
5．60°。
6. 铅直向上。
第二章 平面力系一、选择题与填空题 1．B ；D 。
2.B 。
3.2F;向上。
4.B 。
5.L M 334;方向与水平线成︒60角，指向右下。
6.10kN ；10kN ；5kN ；5kN 。
7. 100kN ；水平向右。
二．计算题1. 70-=B F KN 70=Ax F KN ，120=Ay F KN ，30A M KN m =-⋅ 2． qa F Ax -= qaF F Bx +=F qa F Ay += F qa F By -=3.kN5-=Dx FkN33.4=Dy FkN33.4=E FkN41.24=C FkN 08.17-=By F kN 5-='=Bx Ax F F kN 08.14-=Ay F mkN 66.14⋅-=A M4.5．N10=Ax FN20=Ay F m N 15⋅=A M N1.14=CD F6.kN5.2=Ax FkN16.2-=Ay F m kN 8⋅-=A M kN33.20=C F7. kN 40=B F kN 10-=Ax F kN 20-=Ay F m kN 50⋅-=A M kN40=Cx F 0=Cy F8.N100-=Ax F N300-=Ay FN300-=Ex F N 100=Ey F N200=Dy FN 300=Hx F N100=Hy F第三章 空间力系一、选择题与填空题1.B 。
2.B 。
3. 0)(=F M x ；2)(Fa F M y -= ；46)(FaF M z =。
4. F x =240-N ；F y =302N ；M z =2402m N ⋅。
5. sin z F F ϕ=；cos cos y F F ϕβ=；()(cos cos sin )x M F F c b ϕβϕ=+。
6. ϕsin )(Fa F M AB =。
7. 6Rx C -=；0C y =。
第四章 摩擦一、选择题与填空题1.C 。
2.A ；A ；A 。
3.B 。
4. D5.B 。
6. 2f θθ≤7.15kN 。
第五章 点的运动学一、选择题与填空题1.C 。
2.B 。
3.D 。
4.B 。
5.6m/s ；97m/s 2。
6.5.408m/s 27.x =L sin2ωt ；y=L(1+cos2ωt)。
8.s =2L ωt 。
9.2L ωcos ϕ；2L ωsin ϕ第六章 刚体的简单运动一、选择题与填空题1.CD2.BD3.ACD4.AD5.v=r ω ;a=r ω2。
6.；。
7.1/s ；1/s 2 。
8.L ω2；自D 点指向C 点（）。
第七章 点的合成运动一、选择题与填空题1.DAB .2.C .3.BAD .4.A5.C .6:2R ω；R ω2；2ωv r 7.v M =a ω。
8.4R ω2 9.30.二、计算题1. 取杆OA 上A 为动点，动系固连于B 上，牵连运动为平动L vOA=ω 22Lv OA -=α（逆钟向） 2. 以轮心C 为动点，动系固连于AB 杆，r v v C C ωθ2cos e ==（铅直向上）r r a C 2322ωα-=2. 取OAB 上的B 点为动点，动系弧形滑道，牵连平动016.1ωR v = 20r 16.4c o sωθωR a a a B B=-=4. 解：取AB 杆上A 为动点，三角块为动系，牵连运动平动 ωr v A = r r a A 2577.0ωα-=5.解：动点：滑块A ，动系：BC 杆(顺钟向)c r e e A A A A A A a a a a a a +++=+ωαωα向Y1轴投影：c e 45cos 45cos a a a a A A A +-=︒+︒αωα2e m /s 4.0=A a α2e2rad/s 1==ABa A αα (逆钟向)6解：动点：轮心O 1 动系：OA 杆)90(cos 2)()(r e 2r 2e θ-︒-+=v v v v v cm/s 94.8=2r eωx cm/s 8θcos =-=a a a2e ωc cm/s 24sin =-=θa a a y222cm /s 3.25=+=y x a a a第八章 刚体平面运动一、选择题与填空题 1.C 。
2. AB 杆作平面运动；BC 杆作平移；O 1，O 2轮作平面运动；活塞E 作平移。
3.轮A 作平面运动；杆BC 作平面运动；杆CD 作瞬时平移；杆DE 作定轴转动（图略）。
4. (2）。
5. 不可能；可能。
6.0；r ω。
w7.8.计算题1.解：（方向向左）以点A为基点（方向向左）2. 解：（逆钟向）,向BA方向投影，得, （逆钟向）向y轴投影，得,3.解：（逆钟向）选点A为基点，（方向如图）（逆钟向）4. 解：，[2分]（顺钟向）选点C为基点，则点D的加速度将⑴式向轴投影，得（方向向下）将⑴式向轴投影，（顺钟向）5. 解：轮的瞬心在点D，杆AB的瞬心在点C（逆钟向），对于杆AB，选点B为基点将矢量方程向AB方向投影，得(方向向右)第八章二、计算题1.解：（方向向左）（方向向左）（逆钟向）W AB=02. 解：（逆钟向）,（逆钟向）3.解：（逆钟向）（逆钟向）4. 解：，（顺钟向）（方向向下）（顺钟向）5. 解：(方向向右)运动学综合1. 解：（逆钟向）（顺钟向）（顺钟向）2.解：（顺钟向）（逆钟向）3.解：（逆钟向）（逆钟向）4. 解：（顺钟向）（顺钟向）5. 解：（水平向左）（水平向左）6. 解：（水平向左）（水平向左）7. 解：（竖直向下）（水平向右）（竖直向下）（水平向左）8.ωr v v e EDF 21== 243ωr a EDF =第九章 质点动力学的基本方程一、选择题与填空题1. C2. C3.C4.A5.B6.D7. 119.6N8. )arctan(ga第十章 动量定理一、选择题与填空题1. D2.C3.C4.D5.A6.B7. 2mL ω（图略） 8. 相等；两个系统在水平方向质心位置守恒。
第十一章 动量矩定理一、选择题与填空题1. B2.D3.D4.C5.B6. m ωa 27. J A +m (b 2-a 2) 8. ma ；23mRa 9. 0;0;mRF38 10. 253m l ω二、计算题1. 解：Rg PR Gr g J PR Gr M a 220sin ++-+=θ2. 解：g a C 32=P g g P F 31322=⨯=3.解：N 964375.0162x =⨯⨯=O F （方向向左）N 3.32y =O F （方向向上）4.解：2133m m F a +=lm m F)3(21+3=α5. 解：l g89=α mg F O 165y =0x =O F第十二章 动能定理一、 选择题与填空题1. A2.D3.C4.D5.B6.B7. rMs;0 8. 2)cos 2(22122212211θv v v v m v m -++9. 2mv ，方向沿BC ； 4mrvL C =,顺时针；1632mv10. p =mv C （方向同C v）；322C mv T =；3C A mav L =。
二、计算题1.解：a AB = θm m θmg 2122tan tan + a c =t v AB d d tan 1θ =θa AB tan = θm m θmg 212tan tan +2. 解： a O =dt d A v =5)cos sin 2(2gβf β⋅- F =5)sin cos 3(mgββf -⋅3. v C = 23222113222rm ρm R m gsm r++ a C =23222113222r m ρm R m grRm ++F AD = m 1 g －m 1 a A = m 1 g －ra R m C⋅14.)23()2(d d 32131m m m gm m t v a C C ++-==C A a m a m F 11N 2121===m 1)23(2)2(32131m m m g m m ++- A A a m a m g m F 1112121--==)23(2)8(321321m m m g m m m +++。