重大理论力学作业.docx

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重大理论力学作业

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1、2、3、4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

。

4．在平面约束中，由约束本身的性质就可以确定约束力方位的约束有

，可以确定约束力方向的约束有

，方向不能确定的约束有

（各写出两种约束）。

5．图示系统在A、B两处设置约束，并受力F作用而平衡。

其中A为固定铰支座，今欲使其约束力的作用线在AB成=135°角，则B处应设置何种约束

，如何设置请举一种约束，并用图表示。

6．画出下列各图中A、B两处反力的方向（包括方位和指向）。

第一章静力学基础参考答案

一、是非题

1、对2、对3、错4、对5、对6、错7、对8、错

二、选择题

1、③2、②3、①4、④5、①③④

三、填空题

1、答：

前者作用在同一刚体上；后者分别作用在两个物体上

2、答：

90°

3、答：

等值、同向、共线

4、答：

活动铰支座，二力杆件；

光滑面接触，柔索；

固定铰支座，固定端约束

5、答：

与AB杆成45°的二力杆件。

第二章平面力系

一、是非题

1．一个力在任意轴上投影的大小一定小于或等于该力的模，而沿该轴的分力的大小则可能大于该力的模。

（）

2．力矩与力偶矩的单位相同，常用的单位为牛·米，千牛·米等。

（）

3．只要两个力大小相等、方向相反，该两力就组成一力偶。

（）

4．同一个平面内的两个力偶，只要它们的力偶矩相等，这两个力偶就一定等效。

（）

5．只要平面力偶的力偶矩保持不变，可将力偶的力和臂作相应的改变，而不影响其对刚体的效应。

（）

6．作用在刚体上的一个力，可以从原来的作用位置平行移动到该刚体内任意指定点，但必须附加一个力偶，附加力偶的矩等于原力对指定点的矩。

（）

7．某一平面力系，如其力多边形不封闭，则该力系一定有合力，合力作用线与简化中心的位置无关。

（）

8．平面任意力系，只要主矢≠0，最后必可简化为一合力。

（）

9．平面力系向某点简化之主矢为零，主矩不为零。

则此力系可合成为一个合力偶，且此力系向任一点简化之主矩与简化中心的位置无关。

（）

10．若平面力系对一点的主矩为零，则此力系不可能合成为一个合力。

（）

11．当平面力系的主矢为零时，其主矩一定与简化中心的位置无关。

（）

12．在平面任意力系中，若其力多边形自行闭合，则力系平衡。

（）

二、选择题

1．将大小为100N的力沿x、y方向分解，若在x轴上的投影为，而沿x方向的分力的大小为，则在y轴上的投影为。

①0；

②50N；

③；

④；

⑤100N。

2．已知力的大小为=100N，若将沿图示x、y方向分解，则x向分力的大小为N，y向分力的大小为N。

①；

②；

③；

④；

⑤；

3．已知杆AB长2m，C是其中点。

分别受图示四个力系作用，则和是等效力系。

①图（a）所示的力系；

②图（b）所示的力系；

③图（c）所示的力系；

④图（d）所示的力系。

4．某平面任意力系向O点简化，得到如图所示的一个力和一个力偶矩为Mo的力偶，则该力系的最后合成结果为。

①作用在O点的一个合力；

②合力偶；

③作用在O点左边某点的一个合力；

④作用在O点右边某点的一个合力。

5．图示三铰刚架受力作用，则A支座反力的大小为，B支座反力的大小为。

①F/2；

②F/；

③F；

④F；

⑤2F。

6．图示结构受力作用，杆重不计，则A支座约束力的大小为。

①P/2；

②；

③P；

4O。

7．曲杆重不计，其上作用一力偶矩为M的力偶，则图（a）中B点的反力比图（b）中的反力。

①大；

②小；

③相同。

8．平面系统受力偶矩为M=的力偶作用。

当力偶M作用于AC杆时，A支座反力的大小为，B支座反力的大小为；当力偶M作用于BC杆时，A支座反力的大小为，B支座反力的大小为。

①4KN；

②5KN；

③8KN；

④10KN。

9．汇交于O点的平面汇交力系，其平衡方程式可表示为二力矩形式。

即，但必须。

①A、B两点中有一点与O点重合；

②点O不在A、B两点的连线上；

③点O应在A、B两点的连线上；

④不存在二力矩形式，X=0，Y=0是唯一的。

10．图示两个作用在三角板上的平面汇交力系（图（a）汇交于三角形板中心，图（b）汇交于三角形板底边中点）。

如果各力大小均不等于零，则

图（a）所示力系，

图（b）所示力系。

①可能平衡；

②一定不平衡；

③一定平衡；

4不能确定。

三、填空题

1．两直角刚杆ABC、DEF在F处铰接，并支承如图。

若各杆重不计，则当垂直BC边的力从B点移动到C点的过程中，A处约束力的作用线与AB方向的夹角从度变化到度。

2．图示结构受矩为M=的力偶作用。

若a=1m，各杆自重不计。

则固定铰支座D的反力的大小为，方向。

3．杆AB、BC、CD用铰B、C连结并支承如图，受矩为M=的力偶作用，不计各杆自重，则支座D处反力的大小为，方向。

4．图示结构不计各杆重量，受力偶矩为m的力偶作用，则E支座反力的大小为，方向在图中表示。

5．两不计重量的簿板支承如图，并受力偶矩为m的力偶作用。

试画出支座A、F的约束力方向（包括方位与指向）。

6．不计重量的直角杆CDA和T字形杆DBE在D处铰结并支承如图。

若系统受力作用，则B支座反力的大小为,方向。

7．已知平面平行力系的五个力分别为F1=10（N），F2=4（N），F3=8（N），F4=8（N），F5=10（N），则该力系简化的最后结果为

。

8．某平面力系向O点简化，得图示主矢R=20KN，主矩Mo=。

图中长度单位为m，则向点A（3、2）简化得，向点B（-4，0）简化得（计算出大小，并在图中画出该量）。

9．图示正方形ABCD，边长为a（cm），在刚体A、B、C三点上分别作用了三个力：

1、2、3，而F1=F2=F3=F（N）。

则该力系简化的最后结果为并用图表示。

10．已知一平面力系，对A、B点的力矩为mA（i）=mB（i）=，且，则该力系的最后简化结果为

（在图中画出该力系的最后简化结果）。

11．已知平面汇交力系的汇交点为A，且满足方程mB=0（B为力系平面内的另一点），若此力系不平衡，则可简化为。

已知平面平行力系，诸力与y轴不垂直，且满足方程Y=0，若此力系不平衡，则可简化为。

四、计算题

1．图示平面力系，已知：

F1=F2=F3=F4=F，M=Fa，a为三角形边长，若以A为简化中心，试求合成的最后结果，并在图中画出。

2．在图示平面力系中，已知：

F1=10N，F2=40N，F3=40N，M=30N·m。

试求其合力，并画在图上（图中长度单位为米）。

3．图示平面力系，已知：

P=200N，M=300N·m，欲使力系的合力通过O点，试求作用在D点的水平力为多大。

4．图示力系中力F1=100KN，F2=200KN，F3=300KN，方向分别沿边长为30cm的等边三角形的每一边作用。

试求此三力的合力大小，方向和作用线的位置。

5．在图示多跨梁中，各梁自重不计，已知：

q、P、M、L。

试求：

图（a）中支座A、B、C的反力，图

（2）中支座A、B的反力。

6．结构如图，C处为铰链，自重不计。

已知：

P=100KN，q=20KN/m，M=50KN·m。

试求A、B两支座的反力。

7．图示平面结构，自重不计，C处为光滑铰链。

已知：

P1=100KN，P2=50KN，θ=60°，q=50KN/m，L=4m。

试求固定端A的反力。

8．图示曲柄摇杆机构，在摇杆的B端作用一水平阻力，已知：

OC=r，AB=L，各部分自重及摩擦均忽略不计，欲使机构在图示位置（OC水平）保持平衡，试求在曲柄OC上所施加的力偶的力偶矩M，并求支座O、A的约束力。

9．平面刚架自重不计，受力、尺寸如图。

试求A、B、C、D处的约束力。

10．图示结构，自重不计，C处为铰接。

L1=1m，L2=。

已知：

M=100KN·m，q=100KN/m。

试求A、B支座反力。

11．支架由直杆AD与直角曲杆BE及定滑轮D组成，已知：

AC=CD=AB=1m，R=，Q=100N，A、B、C处均用铰连接。

绳、杆、滑轮自重均不计。

试求支座A，B的反力。

12．图示平面结构，C处为铰链联结，各杆自重不计。

已知：

半径为R，q=2kN/cm，Q=10kN。

试求A、C处的反力。

13．图示结构，由杆AB、DE、BD组成，各杆自重不计，D、C、B均为锵链连接，A端为固定端约束。

已知q（N/m），M=qa2（N·m），，尺寸如图。

试求固定端A的约束反力及BD杆所受的力。

14．图示结构由不计杆重的AB、AC、DE三杆组成，在A点和D点铰接。

已知：

、L0。

试求B、C二处反力（要求只列三个方程）。

15．图示平面机构，各构件自重均不计。

已知：

OA=20cm，O1D=15cm，=30°，弹簧常数k=100N/cm。

若机构平衡于图示位置时，弹簧拉伸变形=2cm，M1=200N·m，试求使系统维持平衡的M2。

16．图示结构，自重不计。

已知：

P=2kN，

Q=kN，M=2kN·m。

试求固定铰支座B的反力。

17．构架受力如图，各杆重不计，销钉E固结在DH杆上，与BC槽杆为光滑接触。

已知：

AD=DC=BE=EC=20cm，M=200N·m。

试求A、B、C处的约束反力。

18．重为P的重物按图示方式挂在三角架上，各杆和轮的自重不计，尺寸如图，试求支座A、B的约束反力及AB杆内力。

19．图示来而结构由杆AB及弯杆DB组成，P=10N，M=20N·m，L=r=1m，各杆及轮自重不计，求固定支座A及滚动支座D的约束反力及杆BD的B端所受的力。

20．构架如图所示。

重物Q=100N，悬持在绳端。

已知：

滑轮半径R=10cm，L1=30cm，L2=40cm，不计各杆及滑轮，绳的重量。

试求A、E支座反力及AB杆在铰链D处所受的力。

第二章平面力系参考答案：

一、是非题

1、对2、对3、错4、对5、对6、对7、对8、对9、对10、错11、对12、错

二、选择题

1、①2、③②3、③④4、③5、②②6、②7、②8、④④②②9、②10、①②

三、填空题

1、0°；90°；2、10KN；方向水平向右；3、10KN；方向水平向左；

4、；方向沿HE向；5、略6、2P；方向向上；

7、力偶，力偶矩m=－40（N·cm），顺时针方向。

8、A：

主矢为20KN，主矩为50KN·m，顺钟向

B：

主矢为20KN，主矩为90KN·m，逆钟向

9、一合力=2，作用在B点右边，距B点水平距离a（cm）

10、为一合力，R=10KN，合力作线与AB平行，d=2m

11、通过B点的一个合力；简化为一个力偶。

四、计算题

1、解：

将力系向A点简化Rx=Fcos60°+Fsin30°－F=0

Ry=Fsin60°－Fcos30°+F=F

R=Ry=F

对A点的主矩MA=Fa+M－Fh=

合力大小和方向=

合力作用点O到A点距离

d=MA/R=F=

2．解：

将力系向O点简化

RX=F2－F1=30N

RV=－F3=－40N

∴R=50N

主矩：

Mo=（F1+F2+F3）·3+M=300N·m

合力的作用线至O点的矩离d=Mo/R=6m

合力的方向：

cos（，）=，cos（，）=－

（，）=－53°08’

（，）=143°08’

3．解：

将力系向O点简化，若合力R过O点，则Mo=0

Mo=3P/5×2+4P/5×2－Q×2－M－T×

=14P/5－2Q－M－=0

∴T=（14/5×200－2×100－300）/=40（N）

∴T应该为40N。

4．解：

力系向A点简化。

主矢ΣX=F3－F1cos60°+F2cos30°=150KN

ΣY=F1cos30°+F2cos30°=50R’=

Cos（，）=150/=，α=30°

主矩MA=F3·30·sin60°=45·m

AO=d=MA/R=

5.解：

（一）1.取CD，Q1=Lq

ΣmD（）=0LRc－

Rc=（2M+qL2）/2L

2.取整体，Q=2Lq

ΣmA（）=0

3LRc+LRB－2LQ－2LP－M=0

RB=4Lq+2P+（M/L）－（6M+3qL2/2L）

=（5qL2+4PL－4M）/2L

ΣY=0YA+RB+RC－P－Q=0

YA=P+Q－（2M+qL2/2L）

－（5qL2+4PL－4M/2L）

=（M－qL2－LP）/L

ΣX=0XA=0

（二）1.取CB，Q1=Lq

mc（）=0LRB－M－

RB=（2M+qL2）/（2L）

2.取整体，Q=2Lq

ΣX=0XA=0

ΣY=0YA－Q+RB=0

YA=（3qL2－2M）/（2L）

ΣmA（）=0MA+2LRB－M－LQ=0

MA=M+2qL2－（2M+qL2）=qL2－M

6．解：

先取BC杆，

Σmc=0，3YB－=0，YB=50KN

再取整体

ΣX=0，XA+XB=0

ΣY=0，YA+YB－P－2q=0

ΣmA=0，

5YB－3XB－－q·22+M=0

解得：

XA=30KN，YA=90KN

XB=－30KN

7．解：

取BC为研究对象，Q=q×4=200KN

Σmc（）=0－Q×2+RB×4×cos45°=0

RB=

取整体为研究对象

ΣmA（）=0

mA+P2×4+P1×cos60°×4－Q×6+RB×cos45°×8

+RB×sin45°×4=0

（1）

ΣX=0，XA－P1×cos60°－RB×cos45°=0

（2）

ΣY=0，

－Q+YA－P2－P1×sin60°+RB×cos45°=0（3）

由

（1）式得MA=－400KN·2（与设向相反）

由

（2）式得XA=150KN

由（3）式得YA=

8．解：

一）取OCΣmo（）=0

Nsin45°·r－M=0，N=M/（rsin45°）

取ABΣmA（）=0

RLsin45°－N2rsin45°=0，N=RL/rM=RL

二）取OCΣX=0Xo－Ncos45°=0，Xo=LR/r

ΣY=0Yo+Nsin45°=0，Yo=－LR/r

取ABΣX=0XA+N’cos45°－R=0，

XA=（1－L/r）R

ΣY=0YA－N’sin45°=0，YA=RL/r

9.解：

取AC

ΣX=04q1－Xc=0

Σmc=0－NA·4+q1·4·2=0

ΣY=0NA－Yc=0

解得Xc=4KN；Yc=2KN；NA=2KN

取BCD

ΣmB（）=0

ND×6－q2×18－Xc×4=0

Xc=XcXc=Yc

ΣX=0Xc－XB=0

ΣY=0ND+Yc－q2×6+YB=0

ND=52/6=

XB=Xc=4KN

10．解：

取整体为研究对象，L=5m

Q=qL=500KN，sin=3/5，cos=4/5，mA（）=0

YB·（2+2+）-M-Q·5=0

（1）

X=0,-XA-XB+Q·sin=0

（2）

Y=0,-YA+YB-Q·cos=0（3）

取BDC为研究对象

mc（）=0-M+YB··3=0（4）

由

（1）式得，YB=

YB代入（3）式得YA=

YB代入（4）式得XB=

XB代入

（2）式得XA=

11．解：

对ACD

mc（）=0T·R-T（R+CD）-YA·AC=0

∵AC=CDT=QYA=-Q=-100（N）

对整体

mB（）=0XA·AB-Q·（AC+CD+R）=0

XA=230N

X=0XB=230N

Y=0YA+YB-Q=0YB=200N

12．解：

取CBA为研究对象，

mA（）=0

-S·cos45°·2R-S·sin45°·R+2RQ+2R2q=0

∴S=

X=0-S·cos45°+XA=0

∴XA=2（Q+Rq）/3=

Y=0YA-Q-2Rq+S·cos45°=0

YA=（Q+4Rq）/3=

13．解：

一）整体

X=0XA-qa-Pcos45°=0XA=2qa（N）

Y=0YA-Psin45°=0YA=qa（N）

mA（）=0MA-M+qa·a+P·asin45°=0

MA=-qa2（N·m）

二）DCE

mc（）=0SDBsin45°a+qa·a-pcos45°·a=0

SDB=

14．解：

取AB杆为研究对象

mA（）=0NB·2L·cos45°-Q·Lcos45°=0NB=Q

取整体为研究对象

mE（）=0

-Xc·L+P·2L+Q（3L-L·cos45°）

-NB（3L-2L·cos45°）=0

Xc=2P+3Q-Q·cos45°-3NB+2NB·cos45°=2P+·3Q

mD（）=0

-Yc·L+PL+Q（2L-L·cos45°）

-NB（2L-2L·cos45°）=0

Yc=P+2Q-Q·cos45°-Q+Q·cos45°=P+Q

15．解：

取OA，

mo=0+M1=0XA=1000N

取AB杆，F=200

X=0S·sin30°+200-1000=0S=1600N

取O1D杆

mO1=0

O1D·S·cos30°-M2=0

M2=（N·m）

16．解：

一）取CEmE（）=0M+Yc·2=0，

Yc=-1kN-

Y=0YE+YC=0，YE=1Kn

X=XE=0

二）取ABDEmA（）=0

YB·4-Q·4-YE·6-P·4=0，YB=

三）取BDEmD（）=0

YB·2+XB·4-Q·2-YE·4=0，XB=

17．解：

取整体为研究对象，

mA（）=0

-M+YB×·cos45°×2=0

（1）

∴YB=500/N

Y=0YA+YB=0

（2）

YA=-YB=-500/N

X=0XA+XB=0（3）

XA=-XB∴XA=-500/N

取DH杆为研究对象，

mI（）=0-M+NE×=0NE=1000N

取BC杆为研究对象，

mc（）=0

YB··cos45°+XB··cos45°-NE·=0

XB=250N

X=0XC+XB-NE·cos45°=0

XC=250N

Y=0YC+YB-NE·sin45°=0

18．解：

对整体mB=0，L·XA-P（3L+r）=0

XA=P（3+r/L）

Y=0，YA=P

X=0，NB=XA=P（3+r/L）

对ACmc=0，

－（SAB+YA）·2L－T’（L+r）+XA·L=0，SAB=0

19．解：

取整体mA（F）=0

ND·AD－M－P（4+2+1）L=0，ND=18

X=0，XA+NDsinα=0

Y=0，YA+NDcosα=0tgβ=3/2，tgα=3/4

取DEmc（F）=0

SBD·cosβ·3L+NDsinα·3L－PL－M=0，

SBD=－

20．解：

取整体mA==0，

XEL2-Q（3L1+R）=0，XE=250N

X=0，XA=XE=250N

Y=0，YA=Q=100N

取ECGDmD==0，

XEL2-TR-SAC·4/5·2L1=0，SAC=

X=0，XD+Q-XE+SAC·3/5=0，XD=

Y=0，YD=-SAC·4/5=-150N

第三章空间力系

一、是非题

1．一个力沿任一组坐标轴分解所得的分力的大小和这力在该坐标轴上的投影的大小相等。

（）

2．在空间问题中，力对轴的矩是代数量，而对点的矩是矢量。

（）

3．力对于一点的矩在一轴上投影等于该力对于该轴的矩。

（）

4．一个空间力系向某点简化后，得主矢’、主矩o，若’与o平行，则此力系可进一步简化为一合力。

（）

5．某一力偶系，若其力偶矩矢构成的多边形是封闭的，则该力偶系向一点简化时，主矢一定等于零，主矩也一定等于零。

（）

6．某空间力系由两个力构成，此二力既不平行，又不相交，则该力系简化的最后结果必为力螺旋。

（）

7．一空间力系，若各力的作用线不是通过固定点A，就是通过固定点B，则其独立的平衡方程只有5个。

（）

8．一个空间力系，若各力作用线平行某一固定平面，则其独立的平衡方程最多有3个。

（）

9．某力系在任意轴上的投影都等于零，则该力系一定是平衡力系。

（）

10．空间汇交力系在任选的三个投影轴上的投影的代数和分别等于零，则该汇交力系一定成平衡。

（）

二、选择题

1．已知一正方体，各边长a，沿对角线BH作用一个力，则该力在X1轴上的投影为。

①0；

②F/；

③F/；

④－F/。

2．空间力偶矩是。

①代数量；②滑动矢量；

③定位矢量；④自由矢量。

3．作用在刚体上仅有二力A、B，且A+B=0，则此刚体；

作用在刚体上仅有二力偶，其力偶矩矢分别为A、B，且A+B=0，则此刚体。

①一定平衡；