动力学课后思考题解答
高等动力学课后习题答案及考题解答
J ξη =
w
(V )
∫ ρξη dV = ρ ∫ ( x cos θ + y sin θ )( y cos θ − x sin θ )dV
(V )
w w
⎧ξ = x cos θ + y sin θ ⎩η = y cos θ − x sin θ
= ( ∫ ρ y 2 dV −
(V ) z =0
.n
∫ ρ x dV ) sin θ cos θ + (cos
ψ = ψ t = 15t
ω y = ω sinψ = 20sin15t
i
ω x = ω cosψ = 20 cos15t
∴ω = 20 cos15ti + 20sin15t j ⇒ ε = −300sin15ti + 300 cos15t j ⇒ ε = 300
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.cn
2 (V )
2 (V )
∫ ρ(x
(V )
∫ ρ(z
∫ ρ(x
tjx
(V )
∵ Jz =
∫ ρ (x
2
+ y 2 )dV
Jx =
∫ ρ (z
2
+ y 2 )dV
Jy =
+ z 2 )dV ⇒
即该刚体为薄片平面
2、 ξ 轴在 xoy 中的方向余弦为 (cos θ ,sin θ )
J ξ = α ξ2 J x + βξ2 J y − 2α ξ βξ J xy = cos 2 θ J x + sin 2 θ J y − 2sin θ cos θ J xy
= ω × j' ⋅ k ' = ω ⋅ ( j' × k ' ) = ω ⋅ i' = p
结构动力学思考题解答by李云屹
结构动力学思考题made by 李云屹思考题一1、结构动力学与静力学的主要区别是什么结构的运动方程有什么不同主要区别为：(1)动力学考虑惯性力的影响，静力学不考虑惯性力的影响；(2)动力学中位移等量与时间有关，静力学中位移等量不随时间变化；(3)动力学的求解方法通常与荷载类型有关，静力学一般无关。
运动方程的不同：动力学的运动方程包括位移项、速度项和加速度项；静力学的平衡方程只包括位移项。
2、什么是动力自由度什么是静力自由度区分动力自由度和静力自由度的意义是什么动力自由度：确定结构体系质量位置的独立参数；静力自由度：确定结构体系在空间中的几何位置的独立参数。
意义：通过适当的假设，当静力自由度数大于动力自由度数时，使用动力自由度可以减少未知量，简化计算，提高计算效率。
3、采用集中质量法、广义坐标法和有限元法都可以使无限自由度体系简化为有限自由度体系，它们所采用的手法有什么不同4、在结构振动的过程中引起阻尼的原因有哪些(1)材料的内摩擦或材料变形引起的热耗散；(2)构件连接处或结构构件与非结构构件之间的摩擦；(3)结构外部介质的阻尼。
5、在建立结构运动方程时，如考虑重力的影响，动位移的运动方程有无改变 如果满足条件： (1)线性问题；(2)重力的影响预先被平衡；则动位移的运动方程不会改变，否则会改变。
思考题二1、刚度系数k ij 和质量系数m ij 的直接物理意义是什么如何直接用m ij 的物理概念建立梁单元的质量矩阵[M]k ij ：由第j 自由度的单位位移所引起的第i 自由度的力； m ij ：由第j 自由度的单位加速度所引起的第i 自由度的力。
依次令第j （j=1,2,3,4）自由度产生单位加速度，而其他的广义坐标处保持静止，使用平衡方程解出第i 自由度上的力，从而得到m ij ，集成得到质量矩阵[M]。
2、如何用刚度矩阵和质量矩阵，以矩阵的形式表示多自由度体系的势能和动能{}[]{}1=2TT u M u {}[]{}1=2TV u K u3、建立多自由度体系运动方程的直接动力平衡法和拉格朗日方程法的优缺点是什么 (1)直接动力平衡法：优点：概念直观，易于通过各个结构单元矩阵建立整体矩阵，便于计算机编程。
动力学课后习题答案
第一章 质点动力学1－3 解：运动方程：θtan l y =，其中kt =θ。
将运动方程对时间求导并将030=θ代入得34cos cos 22lk lk l y v ====θθθ938cos sin 2232lk lk ya =-==θθ1－6证明：质点做曲线运动，所以质点的加速度为：n t a a a +=,设质点的速度为v ，由图可知: aa v v y n cos ==θ，所以: yv v a a n =将c v y =，ρ2n va =代入上式可得 ρc va 3=证毕 1－7证明：因为n2a v=ρ，va a v a ⨯==θsin n所以：va ⨯=3vρ证毕1－10解：设初始时,绳索AB 的长度为L ,时刻t 时的长度 为s ,则有关系式：t v L s 0-=，并且 222x l s +=将上面两式对时间求导得：0v s -= ，x x s s 22=由此解得：xsv x 0-= （a ）(a)式可写成：s v x x 0-= ，将该式对时间求导得：2002v v s x x x=-=+ (b)xoovovFNFgmyθ将(a)式代入(b)式可得：3220220xl v xxv xa x -=-== （负号说明滑块A 的加速度向上）取套筒A 为研究对象，受力如图所示，根据质点矢量形式的运动微分方程有：gF F a m m N ++=将该式在y x ,轴上投影可得直角坐标形式的运动微分方程：N F F y m F mg x m +-=-=θθsin cos其中：2222sin ,cos lx l lx x +=+=θθ0,3220=-=yxl v x将其代入直角坐标形式的运动微分方程可得：23220)(1)(x l xl v g m F ++=1－11解：设B 点是绳子AB 与圆盘的切点，由于绳子相对圆盘无滑动，所以R v B ω=，由于绳子始终处于拉直状态，因此绳子上A 、B 两点的速度在 A 、B 两点连线上的投影相等，即：θcos A B v v = （a ）因为x Rx 22cos -=θ （b ）将上式代入（a ）式得到A 点速度的大小为：22Rx x Rv A -=ω （c ）由于x v A -=，（c ）式可写成：Rx R x xω=--22 ，将该式两边平方可得：222222)(x R R x x ω=-将上式两边对时间求导可得：x x R x x R x x x 2232222)(2ω=--将上式消去x2后，可求得： 22242)(R x xR x--=ω (d)由上式可知滑块A 的加速度方向向左，其大小为 22242)(R x xR a A -=ω取套筒A 为研究对象，受力如图所示，根据质点矢量形式的运动微分方程有：gF F a m m N ++=将该式在y x ,轴上投影可得直角坐标形式的 运动微分方程：mg F F ym F x m N -+=-=θθsin cos其中：xR x x R 22cos ,sin -==θθ, 0,)(22242=--=yR x x R xω将其代入直角坐标形式的运动微分方程可得2525)(,)(225222242R x x R m mg F R x xR m F N --=-=ωω1－13解：动点：套筒A ；动系：OC 杆；定系：机座；运动分析：绝对运动：直线运动；相对运动：直线运动；牵连运动：定轴转动。
结构动力学思考题解答by李云屹
结构动力学思考题made by 李云屹思考题一1、结构动力学与静力学的主要区别是什么？结构的运动方程有什么不同？主要区别为：(1)动力学考虑惯性力的影响，静力学不考虑惯性力的影响；(2)动力学中位移等量与时间有关，静力学中位移等量不随时间变化；(3)动力学的求解方法通常与荷载类型有关，静力学一般无关。
运动方程的不同：动力学的运动方程包括位移项、速度项和加速度项；静力学的平衡方程只包括位移项。
2、什么是动力自由度？什么是静力自由度？区分动力自由度和静力自由度的意义是什么？动力自由度：确定结构体系质量位置的独立参数；静力自由度：确定结构体系在空间中的几何位置的独立参数。
意义：通过适当的假设，当静力自由度数大于动力自由度数时，使用动力自由度可以减少未知量，简化计算，提高计算效率。
3、采用集中质量法、广义坐标法和有限元法都可以使无限自由度体系简化为有限自由度体系，它们所采用的手法有什么不同？4、在结构振动的过程中引起阻尼的原因有哪些？(1)材料的内摩擦或材料变形引起的热耗散；(2)构件连接处或结构构件与非结构构件之间的摩擦；(3)结构外部介质的阻尼。
5、在建立结构运动方程时，如考虑重力的影响，动位移的运动方程有无改变？如果满足条件：(1)线性问题；(2)重力的影响预先被平衡；则动位移的运动方程不会改变，否则会改变。
思考题二1、刚度系数k ij和质量系数m ij的直接物理意义是什么？如何直接用m ij的物理概念建立梁单元的质量矩阵[M]？k ij：由第j自由度的单位位移所引起的第i自由度的力；m ij：由第j自由度的单位加速度所引起的第i自由度的力。
依次令第j（j=1,2,3,4）自由度产生单位加速度，而其他的广义坐标处保持静止，使用平衡方程解出第i自由度上的力，从而得到m ij，集成得到质量矩阵[M]。
2、如何用刚度矩阵和质量矩阵，以矩阵的形式表示多自由度体系的势能和动能？{}[]{}1=2TT u M u {}[]{}1=2TV u K u3、建立多自由度体系运动方程的直接动力平衡法和拉格朗日方程法的优缺点是什么？ (1)直接动力平衡法：优点：概念直观，易于通过各个结构单元矩阵建立整体矩阵，便于计算机编程。
动力学课后习题答案
动力学课后习题答案动力学课后习题答案动力学是物理学中的一个重要分支，研究物体的运动以及运动的原因和规律。
在学习动力学的过程中，课后习题是巩固知识、检验理解的重要方式。
下面将为大家提供一些动力学课后习题的答案，希望能够帮助大家更好地理解和掌握动力学知识。
1. 一个物体以5m/s的速度匀速运动了10秒，求物体的位移是多少？答：位移等于速度乘以时间，即位移=速度×时间=5m/s×10s=50m。
2. 一个物体以2m/s²的加速度匀加速运动了8秒，求物体的位移是多少？答：位移等于初速度乘以时间再加上加速度乘以时间的平方的一半，即位移=初速度×时间+0.5×加速度×时间²=0×8s+0.5×2m/s²×(8s)²=64m。
3. 一个物体以10m/s的速度向上抛出，经过2秒后落地，求物体的最大高度是多少？答：物体的最大高度等于初速度的平方除以2倍的重力加速度，即最大高度=(初速度²)/(2×重力加速度)=(10m/s)²/(2×9.8m/s²)≈5.1m。
4. 一个物体以20m/s的速度水平抛出，求物体在2秒后的水平位移是多少？答：物体在水平方向的速度是恒定的，所以水平位移等于速度乘以时间，即水平位移=速度×时间=20m/s×2s=40m。
5. 一个物体以10m/s的速度水平抛出，求物体在2秒后的竖直位移是多少？答：物体在竖直方向上受到重力的作用，所以竖直位移等于初速度乘以时间再加上0.5倍的重力加速度乘以时间的平方，即竖直位移=初速度×时间+0.5×重力加速度×时间²=10m/s×2s+0.5×9.8m/s²×(2s)²=19.6m。
物理化学核心教程(第二版)思考题习题答案—第7章 化学动力学
第七章化学反应动力学一．基本要求1．掌握化学动力学中的一些基本概念，如速率的定义、反应级数、速率系数、基元反应、质量作用定律和反应机理等。
2．掌握具有简单级数反应的共同特点，特别是一级反应和a = b的二级反应的特点。
学会利用实验数据判断反应的级数，能熟练地利用速率方程计算速率系数和半衰期等。
3．了解温度对反应速率的影响，掌握Arrhenius经验式的4种表达形式，学会运用Arrhenius经验式计算反应的活化能。
4．掌握典型的对峙、平行、连续和链反应等复杂反应的特点，学会用合理的近似方法（速控步法、稳态近似和平衡假设），从反应机理推导速率方程。
学会从表观速率系数获得表观活化能与基元反应活化能之间的关系。
5．了解碰撞理论和过渡态理论的基本内容，会利用两个理论来计算一些简单反应的速率系数，掌握活化能与阈能之间的关系。
了解碰撞理论和过渡态理论的优缺点。
6．了解催化反应中的一些基本概念，了解酶催化反应的特点和催化剂之所以能改变反应速率的本质。
7．了解光化学反应的基本定律、光化学平衡与热化学平衡的区别，了解光敏剂、量子产率和化学发光等光化反应的一些基本概念。
二．把握学习要点的建议化学动力学的基本原理与热力学不同，它没有以定律的形式出现，而是表现为一种经验规律，反应的速率方程要靠实验来测定。
又由于测定的实验条件限制，同一个反应用不同的方法测定，可能会得到不同的速率方程，所以使得反应速率方程有许多不同的形式，使动力学的处理变得比较复杂。
反应级数是用幂函数型的动力学方程的指数和来表示的。
由于动力学方程既有幂函数型，又有非幂函数型，所以对于幂函数型的动力学方程，反应级数可能有整数（包括正数、负数和零）、分数（包括正分数和负分数）或小数之分。
对于非幂函数型的动力学方程，就无法用简单的数字来表现其级数。
对于初学者，要求能掌握具有简单级数的反应，主要是一级反应、a = b的二级反应和零级反应的动力学处理方法及其特点。
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动力学课后习题习题 1某溶液中反应 A + B Y 开始时 A 与 B 的物质的量相等，没有 Y ，1h 后 A 的转化率为75%，问2h 后 A 尚有多少未反应？假设：（1）对 A 为一级，对 B 为零级；（2）对 A ，B 皆为一级；（3）对 A ，B 皆为零级。
习题 2某反应 A → Y ＋ Z ，在一定温度下进行，当－3－1的初始速率υA,0 =0.01mOl·dm·s。
试计算反应物－3及 x A =0.75 时，所需时间，若对反应物 At= 0，c A,0 =1mOl ·dm－3时，测定反应A 的物质的量浓度 c A＝ 0．50mOl ·dm (i) 0 级； (ii) 1 级； (iii) 2 级；习题 3已知气相反应 2A + B2Y 的速率方程为dp Akp A p B。
将气体 A 和 B 按物质的量dt比 2：1 引入一抽空的反应器中，反应温度保持400 K 。
反应经 10min 后测得系统压力为84 kPa，经很长时间反应完了后系统压力为63 kPa。
试求：(1)气体 A 的初始压力 p A,0及反应经 10 min 后 A 的分压力 p A；(2)反应速率系数 k A；(3)气体 A 的半衰期。
习题 4反应 2A(g)+B(g)Y(g)的动力学方程为－dcB= k B c1A.5 c B0. 5。
今将 A 与 B 的摩尔比为dt2∶ 1 的混合气体通入400 K 定容容器中，起始总压力为 3.04 kPa，50s 后，总压力变为 2.03 kPa，试求反应的反应速率系数k B及 k A。
习题 5已知反应 2HI → I2 + H 2，在 508℃下，HI 的初始压力为 10132.5 Pa 时，半衰期为 135 min ；而当 HI 的初始压力为 101 325 Pa 时，半衰期为 13.5 min 。
试证明该反应为二级，并求出反应速率系数 (以 dm3·mol －1· s－1及以P a－1· s－1表示 )。
地下水动力学课后思考题及其参考答案
(4)请指出地下岩溶集中发育的常见地质构造部位。
P131中。
第十四章 地下水资源
(1)对比以下概念
地下水补给资源、地下水储存资源。
P142。 (2)辨析论述：
只要地下水开采量小于天然补给量，就不会动用地下水的
储存资源？ 不正确。
(3)阐述地下水补给资源的性质和供水意义。
P143。
(4)如果采排地下水一段时间后，新增的补给量及减少的 天然排泄量与人工排泄量相等，含水层水量达到新的平衡 。在动态曲线上表现为：地下水水位在比原先低的位置上
1从大气圈到地壳上半部属于浅部层圈水其中分布有大气水地表水地下水以及生物体中的水这些水以自由态ho分子形式存在液态为主也呈现固态气态存在
绪 言 第一章 地球上的水及其循环
(1)从大气圈到地壳上半部属于浅部层圈水，其中分布有大气水
、地表水、地下水以及生物体中的水，这些水以 自由态H2O分子
形式存在， 液态 为主，也呈现 固态 与 气态 存在。 详见P6。
第五章 包气带水的运动
(1)当潜水水位下降时，支持毛细水和悬挂毛细水的运动有什么不 同特点？ 当潜水水位下降时，支持毛细水随水位向下运动，悬挂毛细水
不运动。
(2)对于特定的均质包气带，其渗透系数随着岩石含水量的增加而 增大直至为一常数，所以渗透系数是含水量的函数；
正确。参见P48中。
(3)当细管毛细上升高度为10cm，粗管毛细上升高度为5cm时，A管、B管、C 管毛细上升高度各为多少？
P57中。
(5)在某含水层的局部地区，沿着地下水流动方向， SO42-浓度显著下 降，HCO3-浓度则显著升高，试回答以下问题： (A)什么样的化学作用可能引起这种变化？ 脱硫酸作用。 (B)与此相对应，地下水中其它水化学组分可能发生哪些变化？ SO42-浓度显著下降，H2S、HCO3-浓度则显著升高。 (6)试用掌握的地下水化学知识解释以下现象： (A)油田储层地下水中H2S，NH4+浓度较高，而SO42-，NO3-含量很低； 在还原环境，脱硫酸作用所致。 (B)灰岩地区的泉口出现钙华。 脱碳酸作用所致。 (7)阐明影响溶滤作用的影响因素和产生浓缩作用的条件。 参见P56。
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C2o3 mpRy2rig h2mt R2200co4s-20m1R213AsinspomsgRe sPintyL0 td. 6
B
O
mgR
23 mR2 2mR2cos mR2 2 sin mgRsin 0
6
当 = 900 时
M gC
FgrOy
M gO
Fr gOx
m 2R
Fr gOy
mR
FgC
C
aOr x O aOe
B
M gC
1 2
m R2
aC FgeO
mg
aOr yFgrOxEvaluation omDnly0.
M gO
1 3
m R2
ted with Aspomseg .SMligdC e Ms for .NET gO FgC R FgeO3 R.5 FCgrOyliRenFtgrOPx RrofmilgeR50.2
(1)杆BC的角速度的大小; (2) 圆轮心C的速度的大小; (3) 杆BC的角加速度的大小;
B
解: (1) 由动能定理: T2 T1 WA
ted
with
Aspose.S12 lE23idmvRea2slu2fao12trio1.12NnmEo2RTn2l3y ..52
RC2 mlien2 t
0 mgR
Profile
5.2
CCopyright 2004-202112132ARg spose2 2P33gRty Ltd.
210g
529R
X 0 F 144 mg 529
Y 0
FN
848 mg 529
2. 如图所示, 均质圆轮质量为m1, 半径为R, 放在粗糙水平面上, 均质杆BC质量为m2 , 长 为2R, 用铰链连接于轮心C. 开始时系统静止, 杆BC位于铅锤位置. 杆BC受小的扰动后 倒下, 设圆盘在地面上作纯滚动, 求当杆BC运动到水平位置时,
1. 如图所示, 均质圆轮质量为m, 半径为R, 放在粗糙水平面上, 均质杆BC质量 亦为m , 长为2R, 二者固结如图示. 开始时系统静止, 杆BC位于铅锤位置. 设杆 BC受小的扰动后倒下, 圆盘在地面上作纯滚动, 求当杆BC运动到水平位置时, (1)杆BC的角速度的大小; (2) 圆轮心C的速度的大小; (3) 圆轮心C的加速度的 大小; (4) 杆上B点的加速度的大小; (5) 地面对圆轮的法向反力和摩擦力的大 小.
2 2 12g 23R
C
R
D
上式为
23 mR2 mR2 12g mgR 0
6
23R
B
O
mgR
C
R
D
y
上式为
23 mR2 mR2 12g mgR 0
6
23R
210g
529R
轮心C加速度大小
aC
R
C
arn O ae B x
mg aC
art
mg
F
aOx R 2 R
66g 529
aOy
R
210g 529
轮心C加速度大小
aC
R 210g 529
由动量定理:
mi ai Fie
ted withFAN sxp方o向se: .SmalECidvemaaslOuxfaoFtrio.NnEFoTn2150l23my9 g..56562mC9g li15e4249nmgt Profile 5.2
22
2
2 12
3 m R2 2 m R2 2 m R2 2 cos 1 m R2 2 m gRcos C
4
6
2E3 vmaR2lu 2 a mtiRo2n 2 coosnlym. gRcos C
12
ted with Aspose.Slid两e边s对fo时r间.tN求E导T数 3.5 Client Profile 5.2
F
CDopyrigh1tm2R02041 m-2R0211mAR2spmoRs2e mPtRy2 Lmtd2R. 2 mgR 0
2
3
FN
5 mR2 3mR2 m 2R2 m gR
6
2 2 12g 23R
210g 529
(4) 杆上B点的加速度的大小
2 2 12g
23R 210g
529R
ted wCitahCCAosOmppagyBnoCrasiBtBgCeah.CStx2lEi0dv0eaaaBB4sxylu-f2aoR0tri1o2.21NRnE2AoRTsn452pl2203y591og2.0.9gs5e2C243Pgliteyn354L2t29gtPdr.ofile 5.1 AFsNpomsaeOy P2mtyg Ltd.
210mg 848
FN 2m g
529
mg 529
另解: 求解某时刻的加速度和约束力, 还可用达朗伯原理.
FgC mR FgeO mR
F
y
(5) 求地面对圆轮的法向反力和摩擦力的大小.
FN
先求BC杆中心O点的加速度
x
C
arn O ae B
aC
art
mg
F
aOx R 2 R
210g 12g 66g 529 23 529
aOy
R
210g 529
FN
y
(5) 求地面对圆轮的法向反力和摩擦力的大小.
(2)
VC R 2
3gR 23
C
B
(3) 轮杆组合体运动到任意位置时由机械能
守恒可得:
T V C
选过C水平面为重力势能零点, 对任意位置, 系统有
1 2
J D 2
1 2
m VO2
1 2
JO 2
m gRcos
C
1 3 mR2 2 1 m R R cos 2 2R2 sin2 1 1 m2R2 2 mgRcos C