理论力学习题课静力学部分-
理论力学练习题(静力学)
A．1kN
B．0.5kN
A
B
C． 2 kN
D．2 kN
L
L
题 21 图
22 已知图示斜面的倾角为θ，若要保持物块A静止，则物块与斜
面之间的摩擦因数fs所应满足的条件为：
A．tanθ ≤ f s
B．tanθ ≥ f s
C．cotθ ≤ f s
D．cotθ ≤ f s
23 物块重力为Q，放在粗糙的水平面上，其摩擦角ϕ =200，若力
D．无法判断
B
D
G
C
E
H
题5图
6 已知F1、F2、F3、F4为作用于刚体上的平面汇交力系，
F4
其力矢关系如图所示为平行四边形。由此可知：
F3
A．力系可合成为一个力偶
B．力系可合成为一个力
F1
C．力系简化为一个力和一个力偶 D．力系合力为零，力系平衡
题6图
F2
7 某平面任意力系向O点简化后，得到如图所示的一个主 矢FR′和一个主矩MO，则该力系的最后简化结果为：
P作用于摩擦角之外，并已知α=300，P = Q，物体是否能保持平衡： A．能 B．不能 C．处于临界状态 D．P 与 Q 的值比较小时能保持静止，否则不能
A θ
题 22 图
P α
Q
题 23 图
24 已知 W=100kN，P=80kN，摩擦因数 f = 0.2，物块将： A．向上运动 B．向下运动 C．静止不动 D．无法判断
h
P l
θ B
A
题3图
4 平面汇交力系（F1，F2， F3，F4，F5，）的力多边形如图
所示，则该力系的合力FR等于：
F2
F4
F1
《理论力学》静力学典型习题+答案
1-3 试画出图示各构造中构件AB的受力争1-4 试画出两构造中构件ABCD的受力争1-5 试画出图 a 和 b 所示刚系统整体各个构件的受力争1-5a1-5b1- 8 在四连杆机构的ABCD的铰链 B 和 C上分别作用有力F1和 F2，机构在图示位置均衡。
试求二力F1和 F2之间的关系。
解：杆 AB，BC， CD为二力杆，受力方向分别沿着各杆端点连线的方向。
解法 1( 分析法 )假定各杆受压，分别选用销钉 B 和 C 为研究对象，受力以下图：yyFBCC xB Fo45BCx30o o F60F2CDF AB F1由共点力系均衡方程，对 B 点有：F x0F2F BC cos4500对 C点有：F x0FBC F1 cos3000解以上二个方程可得：F12 6F2 1.63F23解法 2( 几何法 )分别选用销钉 B 和 C 为研究对象，依据汇交力系均衡条件，作用在 B 和C 点上的力构成关闭的力多边形，以下图。
F F2BCF AB o30o45CD60oFF BC F1对 B 点由几何关系可知：F2F BC cos450对 C 点由几何关系可知：F BC F1 cos300解以上两式可得：F1 1.63F22-3 在图示构造中，二曲杆重不计，曲杆AB 上作用有主动力偶 M。
试求 A 和 C 点处的拘束力。
解： BC为二力杆 ( 受力以下图 ) ，故曲杆 AB 在 B 点处遇到拘束力的方向沿BC 两点连线的方向。
曲杆AB遇到主动力偶M的作用， A 点和 B 点处的拘束力一定构成一个力偶才能使曲杆AB保持均衡。
AB受力以下图，由力偶系作用下刚体的均衡方程有（设力偶逆时针为正）：M0 F A10a sin(450 )M 0F A0.354Ma此中：tan 1。
对 BC杆有：F C FB F A0.354M 3aA，C两点拘束力的方向以下图。
2-4解：机构中 AB杆为二力杆，点A,B 出的拘束力方向即可确立。
《理论力学》第四章 静力学应用专题习题解
第四章 力系的简化习题解[习题4-1] 试用节点法计算图示杵桁架各杆的内力。
解：（1）以整体为研究对象，其受力图如图所示。
由结构的对称性可知， kN R R B A 4==（2）以节点A 为研究对象，其受力图如图所示。
因为节点A 平衡，所以0=∑iyF0460sin 0=+AD N)(62.4866.0/4kN N AD -=-=0=∑ixF060cos 0=+AD AC N N)(31.25.062.460cos 0kN N N AD AC =⨯=-= （3）以节点D 为研究对象，其受力图如图所示。
因为节点D 平衡，所以 0=∑iyF0430cos 30cos 0'0=---AD D C N N 0866.0/4=++AD D C N N 0866.0/4866.0/4=+-D C N0=DC N0=∑ixF030sin 30sin 0'0=-+AD D C D E N N N 05.062.4=⨯+DE NkN4)(akN4AB RkN 2AC23N A )(31.2kN N DE -=（4）根据对称性可写出其它杆件的内力如图所示。
[习题4-2] 用截面法求图示桁架指定杆件 的内力。
解：(a)（1）求支座反力以整体为研究对象，其受力图如图所示。
由对称性可知，kN R R B A 12==(2)截取左半部分为研究对象，其受力图 如图所示。
因为左半部分平衡，所以0)(=∑i CF M0612422843=⨯-⨯+⨯+⨯N 063243=⨯-++N )(123kN N =kN2AC23N A0=∑ixF0cos cos 321=++N N N αθ01252252421=+⋅+⋅N N012515221=+⋅+⋅N N0512221=++N N ……..(1) 0=∑iyF02812sin sin 21=--++αθN N025*******=+⋅+⋅N N02525121=+⋅+⋅N N052221=++N N0544221=++N N ……..(2) 05832=-N)(963.53/582kN N ==)(399.1652963.5252221kN N N -=-⨯-=--=解：（b ）截取上半部分为研究对象，其受力图如图所示。
理论力学 静力学 习题答案
F
解得
y
0 ， FAy FB1 y 0
FAy F qa
A
M
解得
3 0 ， M A q a a FB1 y a FB1x 3a 0 2 M A ( F qa ) / a
10
2-47 平 面 构 架 的 尺 寸 及 支 座 如 图 所 示 ， 三 角 形 分 布 荷 载 的 最 大 集 度 q0 2kN/m ，
2
3
习题：2-3，2-5，2-6，2-8，2-12，2-14，2-18，2-10，2-40 2-3 如图示刚架的点B 作用一水平力F，刚架重量略去不计。求支座A，D 的约束力FA和FD。
解： 一、取刚架为研究对象，画受力图，如图（b）。 二、列平衡方程，求支座 A，D 的约束力 FA 和 FD。 由三力平衡汇交定理，支座A 的约束力FA 必通过点C，方向如图（b） 所示。取坐标系Cxy ， 由平衡理论得
0.1m的滑轮。有一跨过滑轮的绳子，其一端水平系于墙上，另一端悬挂有重为P =1800 N的重物。
如AD = 0.2m，BD = 0.4m，ϕ = 45°，且不计梁、杆、滑轮和绳的重力。求铰链 A 和杆BC 对 梁的约束力。 解： 一、研究对象：整体，坐标及受力如图b所示 二、列方程，求铰链 A 和杆BC对梁的约束力
FsA f s FNA FsB f s FNB
联立以上5式，得
s 0.456l
4-10 均质箱体 A 的宽度 b = 1 m，高 h = 2 m，重力 P = 200 kN，放在倾角 θ = 20° 的斜面 上。 箱体与斜面之间的摩擦因数 fs =0.2 。 今在箱体的 C 点系一无重软绳， 方向如图所示， 绳的另一端绕过滑轮 D 挂一重物 E。 已知 BC = a = 1.8 m。 求使箱体处于平衡状态的重物 E 的重量。 解： 一、物体E重量较小时，临界受力如图b，此时为 1、 临界下滑
习题课_静力学
解：研究对象： 起重机 分析力：
Gb
ea
满载时
P, W, G, NA , NB
AP B
W
mB(F) NAd PeWa G(b d) 0
NA d NB
不向右翻倒，有NA 0
Pe Wa G(b d )
NA
d
0
解不等式得
G Wa Pe 54kN bd
Gb
e
空载时 P, G, NA , NB 不向左翻倒
mo (F) m SABr sin[180 ( )] 0
XO
m
NB A
整体考虑
m
S AB r
sin(
)
Prsin( ) cos
O
SAB’
YO
X XO P 0 XO P Y YO N B 0 YO Ptg
p.16
例题
例题
例17. 图示连续梁，载荷和尺寸如图，各杆的自重不计，A端
NB
Tc
sin (h d ) Tc
2b
cosb
1.67kN
代入第二式解得 N A TC cos NB 2.19kN
或利用两矩式
mE (F) NA 2b Tc sin (h d) Tc cosb 0
p.12
例题
例题
例13. 已知：图示L形杆AOBC自重不计，O处挂一重物重为P，
X
80
p.8
例题
例题
例8. 重力坝受力情况如图，长度单位为m, AB = 5.7m, G1 =
450kN, G2 = 200kN, P1=300kN, P2 = 70kN, =16o40’。
求力系向A点简化的结果,以及力系的最终简化结果。
解：先求力系向A点简化的主矢
工程力学——静力学部分习题第一章静力学公理与物体的受
B P2
（a）
2
C P
A
B
（b）
3
第二章 平面汇交力系与平面力偶系
一、判断题
1. 两个力 F1、F2 在同一轴上的投影相等，则这两个力大小一定相等。 2. 两个力 F1、F2 大小相等，则它们在同一轴上的投影大小相同。 3. 力在某投影轴方向的分力总是与该力在该轴上的投影大小相同。
（） （） （）
F a bc
计算题
17．如图示圆形截面杆，已知各段面积分别为 A1 = 125m2 , A2 = 60m2 , A3 = 50m2 ，各段 长度分别为 l1 = 1m,l2 = 1.5m,l3 = 2m ，作用力 P1 = 4kN, P2 = 2kN, P3 = 0.5kN ，弹性模量 E = 200GPa 。1.作内力图；2.求杆的最大应力；3.求杆的最大伸长线应变。
应。
（）
2．根据力的平移定理，可以将一个力分解成一个力和一个力偶，反之，共面内一个力
和一个力偶肯定能合成为一个力。
3．平面任意力系对其面内某点主矩为零，则该力系必可简化成一个合力。 （ ）
4．平面任意力系向平面内某点简化得到的主矢一定就是该力系的合力。 （ ）
5．平面任意力系向某点简化得一合力，则一定存在适当的简化中心使该力系简化成一
四、计算题 1. 图示四个平面共点力作用于物体的 O 点。已知 F1=F2=200KN， F3=300KN ，
F4=400KN 力 F1 水平向右。试分别用几何法或解析法求它们的合力的大小和方向。
F2
150o 45o
60o O
F1
F3
F 4
2. 梁 AB 的支座如图所示，在梁的中点作用一力 P=20KN，力与梁的轴线成 45o 角。如
《理论力学》静力学典型习题+答案
1-3 试画出图示各结构中构件AB的受力图1-4 试画出两结构中构件ABCD的受力图1-5 试画出图a和b所示刚体系整体各个构件的受力图1-5a1-5b1- 8在四连杆机构的ABCD 的铰链B 和C 上分别作用有力F 1和F 2，机构在图示位置平衡。
试求二力F 1和F 2之间的关系。
解：杆AB ，BC ，CD 为二力杆，受力方向分别沿着各杆端点连线的方向。
解法1(解析法)假设各杆受压，分别选取销钉B 和C 为研究对象，受力如图所示：由共点力系平衡方程，对B 点有：∑=0x F 045cos 02=-BC F F对C 点有：∑=0x F 030cos 01=-F F BC解以上二个方程可得：22163.1362F F F ==解法2(几何法)分别选取销钉B 和C 为研究对象，根据汇交力系平衡条件，作用在B 和C 点上的力构成封闭的力多边形，如图所示。
对B 点由几何关系可知：0245cos BC F F = 对C 点由几何关系可知： 0130cos F F BC =解以上两式可得：2163.1F F =2-3 在图示结构中，二曲杆重不计，曲杆AB 上作用有主动力偶M 。
试求A 和C 点处的约束力。
解：BC 为二力杆(受力如图所示)，故曲杆AB 在B 点处受到约束力的方向沿BC 两点连线的方向。
曲杆AB 受到主动力偶M 的作用，A 点和B 点处的约束力必须构成一个力偶才能使曲杆AB 保持平衡。
AB 受力如图所示，由力偶系作用下刚体的平衡方程有（设力偶逆时针为正）：0=∑M 0)45sin(100=-+⋅⋅M a F A θ aM F A 354.0=其中：31tan =θ。
对BC 杆有：aM F F F A B C 354.0=== A ，C 两点约束力的方向如图所示。
2-4FF解：机构中AB杆为二力杆，点A,B出的约束力方向即可确定。
由力偶系作用下刚体的平衡条件，点O,C处的约束力方向也可确定，各杆的受力如图所示。
理论力学课后习题部分答案
B
A FAC FBA
P
(l)
(l1)
(l2)
(l3)
图 1-1
1-2 画出下列每个标注字符的物体的受力图。题图中未画重力的各物体的自重不计，所 有接触处均为光滑接触。
(a)
B
FN1
C
FN 2
P2 P1
FAy
A
FAx
(a2)
(b)
FN1
A
P1
FN
(b2)
C
FN′
P2
(a1)
B
FN1
FN 2
FN
P1
F Ay
FCy
FAx (f2)
C FC′x
FC′y F2
FBy
FBx B (f3)
FAy A FAx
FB
C B
(g)
FAy
FAx A
D FT C FCx
(g2)
FB
B
F1
FB′ B
FAy
A
FAx
(h)
(h1)
P (g1)
FC′y
FT
C
FC′x
P (g3)
D
FCy
FB
F2
C FCx
B
(h2)
A FAx
FAy
FCy
D FAy
A
FAx
(k3)
6
FB
F1
FB′
B B
FD D
(l) FD′ D
A FA
(l1) F2
C
FC (l2)
F1
D
F2
B
A
E
FE
FA
(l3) 或
F1
FB′
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FA’ C x2
E
F’ C y1
F’ C y3
F’ C y2
FE
E
D
D
2020/5/30
ABC+C+CG
CDE+C+CG
11
销钉的处理方法
2020/5/30
12
总结
约束反力的类型及其表示：5种常见约束的表示 二力杆的形式：
二力杆不一定是杆，中间不受力和力偶作用 销钉的处理方式：
连接物体多余3个，施加有作用力，单独取出 规范作图
注意：1 约束反力偶 2 正方向
6
Michael Jackson—Smooth Criminal
违背地心引力定律？
Michael Jackson 45 度前倾
G G M 0
MA FN FN
《Method and means for creating anti-gravity illusion》
A
Fy Fx
A 中间铰链 F y B 固定铰支座
CF滑x 动铰支座
F y 1-13-d
Fy Fx
Fx Fy
2020/5/30
5
光滑铰链约束
约束类型及其表示
•柔性约束 •光滑面约束 •光滑铰链约束 •链杆约束 •固定端约束
FAy MA
FAx A
固定端约束
1-13-f 1-14-d 1-15-d
2020/5/30
• 取出销钉后，与销钉连接的各个构件之间并不存 在力的相互作用关系
• 将销钉置于某一构件之上，那么二者之间的作用 力转化为内力，并不画出
销钉的处理方法
C
FC y1
FC y2
FC y3
C F
FC x1 FC
MG G
FC x2 FG y
CM
FG x
FC x3 M
B
A
B
FA F’ C x1
C F’ C x3
力系平衡的分析思路
1 选坐标轴最好是与未知力垂直的投影轴； 2 取矩点最好选在未知力的交叉点上； 3 有效判断二力构件，确定受力方向。
Fy FCy
Fx
FB
FA Fy
FCx
C
B
A
Fx
2020/5/30
15
习题1
图示构架自重不计，DE杆靠在AC杆的C端，接触面光滑。
已知：P, M=Pa, q=P/a，求固定端A及铰支座E的约束力。
柔性约束
约束类型及其表示
•柔性约束 •光滑面约束 •光滑铰链约束 •链杆约束 •固定端约束
2020/5/30
方约向F 束沿反公力法作线用，F 在指接向触受点力处F物，1体-14-c
F
F
F
F3
F
F
F1
F2
光滑面约束
4
约束类型及其表示
•柔性约束 •光滑面约束 •光滑铰链约束 •链杆约束 •固定端约束
2020/5/30
13
力系平衡的分析思路
按照一定顺序，恰当地选择研究对象
整体
分离体
一个方程解一个未知量
在一般情况下，首先以系统的整体为研究对象，这 样则不出现未知的内力，易于解出未知量。当不能求 出未知量时应立即选取单个物体或部分物体的组合为 研究对象，一般应先选受力简单而作用有已知力的物 体为研究对象，求出部分未知量后，再研究其他物体。
习题3
图示结构由丁字梁与直梁铰接而成，自重不计。已知： P1 2KN, q 0.5KN / m, M 5KN m, L 2m 。 试求支座 C 及固定端 A 的反力。
2020/5/30
18
谢谢
2020/5/30
19
理论力学习题课
静力学部分（I）
内容介绍
约束类型与常用表示方法 二力杆的处理方法 销钉的处理方法
画受力图需要注意的内容 力系平衡的分析思路 相关习题
约束类型及其表示
•柔性约束 •光滑面约束 •光滑铰链约束 •链杆约束 •固定端约束
由柔软的绳索、链条 或皮带构成的约束
T
P
P
S1 S'1 S2 S'2
P D q
P a
FAy q
C
MA
A
a
BC
FC
FAxaaMaMFEy
F’C
2020/5/30
60 E
FEx 16
习题2
图示结构中，A、E 为固定铰支座，B 为滑动铰支座，C、
D 为中间铰。已知 F 及 q，试求 A、B 两处的约束力。
D
q
A
B
F C
a
2020/5/30
a
a
a
2
2
2a 2a
F
E a
17
二力杆的处理方法 F A
FB
F Ay
F A F Ax AA
二力杆
• 两端铰接中间不受力或者力偶作用
F By
F B x • 在两个力的作用下而处于平衡的构件
BB F B
• 二力杆不一定是杆，或者直杆
2020/5/30
1-14-b
9
销钉的处理方法
• 当销钉连接的构件数量多于3个，或者直受到集 中力作用时应单独取出研究