物理竞赛《静力学》专题
补充：杠杆平衡（即力矩平衡），对任意转动点都平衡。
一、力学中常见的三种力
1.重力、重心
①重心的定义：
++++=g m g m gx m gx m x 212211，当坐标原点移到重心上，则两边的重力矩平衡。 ②重心与质心不一定重合。如很长的、竖直放置的杆，重心和质心不重合(g 随高度变化，重力不同)。
如将质量均匀的细杆AC （AB =BC =1m ）的BC 部分对折,求重心。
以重心为转轴，两边的重力力矩平衡（不是重力相等）：
（0.5-x ）2G =(x +0.25)2
G ,得x =0.125m （离B 点）. 或以A 点为转轴：0.5?2G +(1+0.5)2
G =Gx ', 得x '=0.875m ，离B 点x =1-x '=0.125m.
2.巴普斯定理：
①质量分布均匀的平面薄板：垂直平面运动扫过的体积等于面积剩平面薄板重心通过和路程。 如质量分布均匀的半圆盘的质心离圆心的距离为x ， 绕直径旋转一周，2321234R x R πππ?=，得π
34R x = ②质量分布均匀的、在同一平面内的曲线：垂直曲线所在平面运动扫过的面积等于曲线长度剩曲线的重心通过路程。
如质量分布均匀的半圆形金属丝的质心离圆心的距离为x ，
绕直径旋转一周，R x R πππ?=242，得π
R x 2= 1. （1）半径R =30cm 的均匀圆板上挖出一个半径r =15cm 的内切圆板，如图a 所示，求剩下部分的重心。
（2）如图b 所示是一个均匀三角形割去一个小三角形AB 'C '，而B 'C '//BC ，且?AB 'C '的面积为原三角形面积的4
1，已知BC 边中线长度为L ，求剩下部分BCC 'B '的重心。
2. 完全相同的4块砖，每块砖的长都为0.3m ，叠放在水平桌面上，
如图所示。求它的最大跨度（即桌边P 点离最上面一块砖右边的
Q 点的水平距离）。
3. 一薄壁圆柱形烧杯,半径为R ,质量为m ,重心位于中心线上,离杯
底的高度为H ,今将水慢慢注入烧杯中,问烧杯连同杯中的水共同重心最低时水面离杯底的距离是多少？(设水的密度为ρ)
2.弹力、弹簧的弹力（F =kx ,或F =-kx ）
（1）两弹簧串联总伸长x ，F =？
由x 1+x 2=x ,k 1x 1=k 2x 2，得2
112k k x k x +=,所以kx k k x k k x k F =+===212122. （2）并联时F =(k 1+k 2)x .
(3)把劲度系数为k 的弹簧均分为10段，每段劲度系数k '=?(10k )
4. 一个重为G 的小环，套在竖直放置的半径为R 的光滑大圆上。一个劲度系数为k ，自然长度为
L （L <2R ）的轻质弹簧,其上端固定在大圆环最高点,下端与小环相接,不考虑一切摩擦,小环静止时弹簧与竖直方向的夹角为:
. （答案：G
kR kL 22cos 1--） 3.摩擦力
（1）摩擦力的方向：
①静摩擦力的方向：跟运动状态与外力有关。
②滑动摩擦力的方向：跟相对运动方向相反。
5. 如图所示,在倾角θ=300的粗糙斜面上放一物体,物体的重力为G ,现用
与斜面底边平行的水平作用力F (F =G /2)推物体,物体恰好在斜面上作
匀速直线运动,则物体与斜面的动摩擦因数为 .
6. 如图所示，一个质量m =20kg 的钢件，架在两根完全相同的、平行的直
圆柱上。钢件的重心与两柱等距。两柱的轴线在同一水平面内。圆柱
的半径r =0.025m ，钢件与圆柱间的动摩擦因数μ=0.20。两圆柱各绕自
己的轴线作转向相反的转动，角速度ω=40rad/s ，若沿平行于柱轴的
方向施力推着钢件作速度为v =0.050m/s 的匀速运动，求推力的大小。
设钢件左右受光滑导槽限制（图中未画出），不发生横向运动。
（2）摩擦角:f 和N 的合力叫全反力，全反力的方向跟弹力的方向的最大夹
角（f 达到最大）叫摩擦角，摩擦角?=tan -1f /N =tan -1μ。摩擦角与摩擦力无关，对一定的接触面，
?是一定的。
7. 水平地面上有一质量为m 的物体,受斜向上的拉力F 作用而匀速移动,物体与地面间的动摩擦
因数为μ,则为使拉力F 最小,F 与水平地面间的夹角多大?F 的最小值为多少?
8. 将质量为M 的小车沿倾角为α,动摩擦因数为μ的斜面匀
速拉上,求拉力的方向与斜面夹角θ为多大时,拉
力最小?最小的拉力为多大?
二、物体的平衡
1.三力平衡特点 (1)任意两个的合力与第三个力是一对平衡力
(2)三力汇交原理：互不平行的三个力处于平衡，这三个力的作用线必交于一点。
①确定墙壁或天花板对杆的弹力方向？
②若墙壁与杆间动摩擦因数为μ，物体只能挂在什么范围？
9.如图所示,质量为M的杆AB静止在光滑的半球形容器中,设杆与水平方向的夹角为α.则容器
面对杆A点的作用力F为多大?
2.力矩和力矩平衡:M=FL
(1)力矩的平衡条件:对任意点∑=0
M
∑=0
M也常用来受力分析，如三个完全相同的小球叠放在水平地面上处于静止状态,则下面的球受到几个力作用?
对球心,根据力矩平衡可知，下面的球受到二个大小相等的摩擦力,共五个力作用
这是确定圆柱体受摩擦力的常用方法。
又如板与墙之间夹一球，两边的摩擦力大小相等，若μ相同，对球心有∑=0
M得板对球的弹力大，可判断沿墙滑动，沿板滚动。
10.如图所示，质量为M的立方块和质量为m的圆柱体置于倾角为α的固
定斜面上，立方体和圆柱体与斜面间的动摩擦因数都为μ，立方体
与圆柱体之间摩擦不计。求当平行于斜面的作用力F多大时，立方
体和圆柱体沿斜面向上匀速运动。
11.将重为30N的均匀球放在斜面上,球用绳子拉住,如图所示.绳AC与水平面平行，C点为球的最
高点斜面倾角为370.求：
(1)绳子的张力.
(2)斜面对球的摩擦力和弹力.
12.一根质量均匀的米尺AB用细绳悬挂,现用重为米尺重量的5/3倍的砝码挂在尺上某点,这时
两端细绳成如图所示,米尺呈水平状态,则此砝码距A点的距离应为多少?
13.两根细线悬挂在同一点,另一端分别系有带电小球A、B,静止时如图所
示,已知绳长OB=2OA,两球的质量关系是M A=2M B,α=450,求θ.
14.水平路面上有一根弯成直角的铁条ABC,AB段和BC段的长度相等,质量分别是M1和M2,通过系
在角顶B的绳子用平行于路面的力匀速地拉铁条,如图所示,求绳子必须与AB成多大的角.
(2)二力杆：两端受力的杆，力的作用线一定沿杆(根据力矩平衡)。
15.如图所示，每侧梯长为L的折梯置于铅垂平面内，已知A、B两处与地面间的动摩擦因数分别
为μA=0.2，μB=0.6，C点用光滑的铰链连接，不计梯重，求人最多能爬多高。
16.如图所示，一根细长棒上端A处用铰链与天花板相连，下端用
铰链与另一细棒相连，两棒的长度相等，两棒限以图示的竖
直平面内运动，且不计铰链处的摩擦，当在C端加一个适当的
外力（在纸面内）可使两棒平衡在图示的位置处，即两棒间的夹角为90?，且C端正好在A 端的正下方。
（1）不管两棒的质量如何，此外力只可能在哪个方向的范围内？说明道理（不要求推算）。
（2）如果AB棒的质量为m1，BC棒的质量为m2，求此外力的大小和方向。
3.物体的平衡条件：F=0；M=0
17.质量为m的均匀柔软绳,悬挂于同一高度的两固定点A、B之间,已知绳的
悬挂点处的切线与水平面夹角为α,求绳的悬挂点处及绳的最低点处的
张力.
18.如图所示,质量为m的物体放在斜面上,它跟斜面之间的动摩擦因数
为μ.则当斜面倾角α大于时,无论水平推力F多大,物体
不可能沿斜面向上运动
19.有一轻质木板AB长为L,A端用铰链固定在竖直墙壁上,另一端用水平轻绳BC拉住.板上依次
放着1、2、3三上圆柱体,半径均为r,重均为G.木板与墙的夹角为θ(如图所示).一切摩擦均不计,求BC绳的张力.
20.一架均匀梯子，一端放置在水平地面上，另一端靠在竖直的墙上，
梯子与地面及梯子与墙间的静摩擦因数分别为μ1、μ2。求梯子能平衡时与地面所成的最小夹角。
三、平衡的种类
1.平衡的种类:稳定平衡；随遇平衡；不稳定平衡。
2.判断平衡种类的方法：力矩比较；支持面判断；重心升降。
21. 粗细均匀、长为L 、密度为ρ的木杆,下端用细线系在容器底下,然后在容器中逐渐加水(水
的密度为ρ',ρ'>ρ),则木杆浸没水中的长度至少为多少时，木杆才能竖直.
22. 边长为a 的均匀立方体,平衡地放在一个半径为r 的圆柱面顶部,如图所示,假定静摩擦力很
大,足以阻止立方体下滑,试证明物体的稳定平衡的条件为r >a /2.
23. 如图所示，一个左右完全对称的熟鸡蛋的圆、尖两端的曲率半径分
别为a 、b ，且长轴的长度为c ，蛋圆的一端刚好可以在水平面上处于稳定平衡，若要使蛋的尖端在一半球形的碗内处于稳定平衡，半球形碗的半径应满足什么条件？
四、流体静力学：
1、流体对接触面的压力与接触面垂直。
2、浮力的大小等于上下压力差。
如：大气压强为P 气体对半球面的压力F =πPR 2（不是2πPR 2）。
24. 如图所示,有一质量为m 、半径为r 的半球放在盛有密度为ρ的液体的容器底部,它与容器底
部紧密接触(即半球表面与容器底面间无液体),液体的深度为H .求半球对容器底部的压力.
25. 如图所示,质量为m 的碗反扣在装满水的较大密闭容器底部.碗外形是半径为R 、高也为R 的圆
柱,碗内是一个半径同样是R 的半球空穴而成碗.在碗内装满水银.现将水从容器底部的出口慢慢抽出.求：（1）水面的高度H 等于多少时,碗内水银开始从碗口下边流出.
（2）容器内的水全部抽出时，碗内的水银高度h 为多少。
(已知：水银的密度为ρ1,水的密度为ρ2,高为H 、半径为R 的的球缺体积为)3
(2H R H V -=π，不计水蒸汽压力)
26. 在圆椎形筒内盛有两种密度分别为ρ1和ρ2的液体,(ρ1<
ρ
2),如图所示.当这两种液体均匀混合后,液体对筒底的压强怎
样变化?(与原来比较)
五、综合题例
27. 一支蜡烛浮在水面上,且始终保持竖直,露在水面上部分的长度为h .已知水的密度为ρ,蜡
烛的密度为ρ'(且ρ'<ρ),点燃蜡烛,蜡烛的长度每秒缩短a ,从开始点燃蜡烛到火焰熄灭的时间是 .
28. 一条轻绳跨过同一高度的两轻滑轮,两端分别拴上质量为4Kg 和2Kg 的物体,两滑轮间的一段
绳子上挂第三个物体,如图所示.试问：
(1)这个物体的质量小于何值时,三个物体平衡将破坏?
(2)这个物体的质量大于何值时,三个物体平衡将破坏?不考虑滑轮的质量和摩擦.
29. 如图所示,均匀杆的A 端用铰链与墙连接,杆可绕A 点自由转动,杆的另一端放在长方形木块
上,不计木块与地之间的摩擦力,木块不受其它力作用时,木块对AB 杆的弹力为10N,将木块向左拉出时,木块对杆的弹力为9N,那么将木块向右拉出时,木块对杆的弹力是多少?
30. 半径为R 质量为M 1的均匀圆球与一质量为M 2的重物分别用细绳AD 和
AC E 悬挂于同一点A ,并处于平衡,如图所示.已知悬点A 到球心的距为L ,不考虑绳的质量和绳与球间的摩擦,求悬挂圆球的绳AD 与竖直方向AB 的夹角θ.
31. 有一水果店,所用的秤是吊盘式杆秤,量程为10Kg.现有一较大的西
瓜,超过此秤的量程.店员A 找到另一秤砣,与此秤的秤砣完全相同,把它与原秤砣结在一起进行称量,平衡时双砣位于6.5Kg 刻度处.他将此读数乘以2得13Kg,作为此西瓜的质量,卖给顾客.店员B 对这种称量结果表示怀疑,为了检验,他取另一西瓜,用单秤砣正常称量得8Kg,用店员A 的双秤砣法称量,得读数为3Kg,乘以2后得6Kg.这证明了店员A 的办法是不可靠的.试问,店员A 卖给顾客的那个西瓜的实际质量是多少?
32. 半径为R 的钢性光滑球固定在桌面上,有一个质量为m 的均
匀弹性绳圈,自然长度为2πa (a =2
R ).现将绳圈从球面的正上方轻放到球面上,并使它保持水平,静止套在球面上,这时绳圈的半径增为b (b =2a ),求绳圈的倔强系数.
33.半径为r,质量为m的三个刚性球放在光滑的水平面上,两两接触.用一个圆柱形刚性圆筒
(上、下均无盖)将此三球套在筒内.圆筒的半径取适当值,使得各球间以及球与筒壁之间保持接触,但互相无作用力.现取一个质量亦为m、半径为R的第四个球,放在三个球的上方正中.
四个球和圆筒之间的静摩擦系数均为 =15
/3(约等于0.775).问R取何值时,用手轻轻竖直向上提起圆筒即能将四个球一起提起来?
工程力学 静力学与材料力学 (单辉祖 谢传锋 著) 高等教育出版社 课后答案 1-1试画出以下各题中圆柱或圆盘的受力图。与其它物体接触处的摩擦力均略去。 解： 1-2 试画出以下各题中AB 杆的受力图。 (a) B (b) (c) (d) A (e) A (a) (b) A (c) A (d) A (e) (c) (a) (b)
工程力学 静力学与材料力学 (单辉祖 谢传锋 著) 高等教育出版社 课后答案 解： 1-3 试画出以下各题中AB 梁的受力图。 (d) (e) B B (a) B (b) (c) F B (a) (c) F (b) (d) (e)
解： 1-4 试画出以下各题中指定物体的受力图。 (a) 拱ABCD ；(b) 半拱AB 部分；(c) 踏板AB ；(d) 杠杆AB ；(e) 方板ABCD ；(f) 节点B 。 解： (a) F (b) W (c) (d) D (e) F Bx (a) (b) (c) (d) D (e) W (f) (a) D (b) C B (c) B F D
1-5 试画出以下各题中指定物体的受力图。 (a) 结点A ，结点B ；(b) 圆柱A 和B 及整体；(c) 半拱AB ，半拱BC 及整体；(d) 杠杆AB ，切刀CEF 及整体；(e) 秤杆AB ，秤盘架BCD 及整体。 解：(a) (d) F C (e) W B (f) F F BC (c) (d) AT F BA F (b) (e)
(b) (c) (d) (e) F AB F A C A A C ’C D D C’ B
静力学测试题 1、如图1所示，水平梁AB 用斜杆CD 支撑，A 、C 、D 三处均为光滑铰链连接。均质梁重1P 其上放置一重为2P 的电动机。如不计杆CD 的自重，试分别画出杆CD 和梁AB （包括电动机）的受力图。 图1 图2 2、如图2所示的三铰拱桥，由左、右两拱铰接而成。设各拱自重不计，在拱AC 上作用有载荷P 。试分别画出拱AC 和CB 的受力图。 3、画出下列各图中物体AB 的受力图。物体自重不计，所有接触处均为光滑接触。 图3 4、悬臂梁如图4所示，梁上作用有均布载荷q ，在B 端作用有集中力F ＝ql 和力偶为M ＝ql 2，梁长度为2l ， q 和l 已知（力的单位为N ，长度单位为m ）。求固定端的约束反力。 图4 图5 5、组合梁由AC 和CE 用铰链连接，载荷及支承情况如图5所示，已知：l ＝8 m ，F ＝5 kN,均布载荷集度q ＝2.5 kN/m ,力偶的矩M ＝5 kN·m 。求支座A 、B 、E 及中间铰C 的反力。 6、铆接薄钢板在孔心A 、B 和C 处受三力作用如图6，已知P 1=100N 沿铅垂方向，P 2=50N 沿AB 方向，P 3=50N 沿水平方向；求该力系的合成结果。 图6
7、图7所示简支梁受集中荷载P=20kN ，求图示两种情况下支座A 、B 的约束反力。 （a ） （b ） 图7 8、求图8所示平面力偶系的合成结果，其中：1 23200N, 200N, 480N F F F ===。图中长度单位为m 。 图8 图9 9、如图9所示平面桁架，各杆的长度均为1m ，载荷P 1 =100kN ，P 2 = 70kN 。求杆件1、2 、3的内力。 10、试求图10所示振动沉桩器中的偏心块的重心。已知:R100mm,r=l7mm,。b=13mm 。 图10 图11 11、已知N 1501 =F ，N 2002=F ，N 3003=F ，N 200'==F F 。如图11所示，求力系向点O 的简化结果，并求 力系合力的大小及其与原点O 的距离d 。 12、如图12，已知：F1 =40N, F2 = 80N, F3 = 40N, F4 = 110N ，单位尺寸：mm, M=2000N ?mm 。求：该平面任意力系向O 点的简化结果。 图12 图13 13、已知T 字形钢截面尺寸如图13所示，求截面的形心？
第四章习题 4-1 已知F1=60N，F2=80N，F3=150N，m=，转向为逆时针，θ=30°图中距离单位为m。试求图中力系向O点简化结果及最终结果。 4-2 已知物体所受力系如图所示，F=10Kn，m=，转向如图。 （a）若选择x轴上B点为简化中心，其主矩L B=，转向为顺时针，试求B点的位置及主矢R’。 （b）若选择CD线上E点为简化中心，其主矩L E=，转向为顺时针，α=45°，试求位于CD直线上的E点的位置及主矢R’。 4-3 试求下列各梁或刚架的支座反力。 解： （a）受力如图 由∑M A=0 F RB3a-Psin30°2a-Qa=0
∴FRB=（P+Q）/3 由∑x=0 F Ax-Pcos30°=0 ∴F Ax 3 P 由∑Y=0 F Ay+F RB-Q-Psin30°=0 ∴F Ay=（4Q+P）/6 4-4 高炉上料的斜桥，其支承情况可简化为如图所示，设A 和B为固定铰，D为中间铰，料车对斜桥的总压力为Q，斜桥（连同轨道）重为W，立柱BD质量不计，几何尺寸如图示，试求A 和B的支座反力。 4-5 齿轮减速箱重W=500N，输入轴受一力偶作用，其力偶矩m1=，输出轴受另一力偶作用，其力偶矩m2=，转向如图所示。试计算齿轮减速箱A和B两端螺栓和地面所受的力。
4-6 试求下列各梁的支座反力。 (a) (b) 4-7 各刚架的载荷和尺寸如图所示，图c中m2＞m1，试求刚架的各支座反力。
4-8 图示热风炉高h=40m，重W=4000kN，所受风压力可以简化为梯形分布力，如图所示，q1=500kN/m，q2=m。可将地基抽象化为固顶端约束，试求地基对热风炉的反力。 4-9 起重机简图如图所示，已知P、Q、a、b及c，求向心轴承A及向心推力轴承B的反力。 4-10 构架几何尺寸如图所示，R=0.2m，P=1kN。E为中间铰，求向心轴承A的反力、向心推力轴承B的反力及销钉C对杆ECD 的反力。
1-1 某海洋客船船长L=155m ，船宽B=，吃水d =,排水体积▽=10900m 3，中横剖面面积A M =115m 2，水线面面积A W =1980m 2，试求： （1）方形系数C B ；（2）纵向菱形系数C P ；（3）水线面系数C WP ；（4）中横剖面系数C M ；（5）垂向菱形系数C VP 。 解：（1）550.01 .7*0.18*15510900 ==???=d B L C B （2）612.0155*11510900 ==??=L A C M P （3）710.0155*0.181980 ==?=L B A C W WP （4）900.01 .7*0.18115 ==?=d B A C M M （5）775.01 .7*198010900 ==??= d A C W VP 1-3 某海洋客货轮排水体积▽=9750 m 3，主尺度比为：长宽比L/B=, 宽度吃水比B/d=，船型系数为：C M =，C P =，C VP =，试求：（1）船长L;（2）船宽B ；（3）吃水d ；（4）水线面系数C WP ；（5）方形系数C B ；（6）水线面面积A W 。 解： C B = C P* C M =*= 762.0780 .0594 .0=== VP B WP C C C d B L C B ??? = 又因为 所以：B= L== d=B/= 762.0=WP C C B = 06.187467 .6*780.09750==??= d C A VP W m 2
1-10 设一艘船的某一水线方程为：()?? ? ???-±=225.012L x B y 其中：船长L=60m ，船宽B=，利用下列各种方法计算水线面积： （1） 梯形法（10等分）； （2） 辛氏法（10等分） （3） 定积分，并以定积分计算数值为标准，求出其他两种方法的相对误差。 解：()?? ????-±=225.012L x B y 中的“+”表示左舷半宽值，“-”表示右舷半宽值。因此船首尾部对称，故可只画出左舷首部的1/4水线面进行计算。 则：?? ????-=90012.42x y ， 将左舷首部分为10等分，则l =30/10=3.0m 。 梯形法：总和∑y i =，修正值(y 0+y 10)/2=，修正后∑`= 辛氏法：面积函数总和∑=
静力学基础 一、判断题 1.外力偶作用的刚结点处，各杆端弯矩的代数和为零。（× ） 2.刚体是指在外力的作用下大小和形状不变的物体。（√ ） 3.在刚体上加上（或减）一个任意力，对刚体的作用效应不会改变。（× ） 4.一对等值、反向，作用线平行且不共线的力组成的力称为力偶。（√ ） 5.固定端约束的反力为一个力和一个力偶。（× ） 6.力的可传性原理和加减平衡力系公理只适用于刚体。（√ ） 7.在同一平面内作用线汇交于一点的三个力构成的力系必定平衡。（× ） 8.力偶只能使刚体转动，而不能使刚体移动。（√ ） 9.表示物体受力情况全貌的简图叫受力图。（√ ） 10.图1中F对 O点之矩为m0 (F) = FL 。（× ） 图 1 二、选择题 1. 下列说法正确的是（ C ） A、工程力学中我们把所有的物体都抽象化为变形体。 B、在工程力学中我们把所有的物体都抽象化为刚体。 C、稳定性是指结构或构件保持原有平衡状态。 D、工程力学是在塑性范围内，大变形情况下研究其承截能力。 2.下列说法不正确的是（ A ） A、力偶在任何坐标轴上的投形恒为零。 B、力可以平移到刚体内的任意一点。 C、力使物体绕某一点转动的效应取决于力的大小和力作用线到该点的垂直距离。 D、力系的合力在某一轴上的投形等于各分力在同一轴上投形的代数和。 3.依据力的可传性原理，下列说法正确的是（ D ） A、力可以沿作用线移动到物体内的任意一点。 B、力可以沿作用线移动到任何一点。 C、力不可以沿作用线移动。 D、力可以沿作用线移动到刚体内的任意一点。 4.两直角刚杆AC、CB支承如图，在铰C处受力F作用，则A、B两处约束力与ｘ轴正向所成的夹角α、β分别为:
第一章习题 下列习题中，凡未标出自重的物体，质量不计。接触处都不计摩擦。 1-1试分别画出下列各物体的受力图。 1-2试分别画出下列各物体系统中的每个物体的受力图。 1-3试分别画出整个系统以及杆BD，AD，AB（带滑轮C，重物E和一段绳索）的受力图。 1-4构架如图所示，试分别画出杆HED，杆BDC及杆AEC的受力图。 1-5构架如图所示，试分别画出杆BDH，杆AB，销钉A及整个系统的受力图。1-6构架如图所示，试分别画出杆AEB，销钉A及整个系统的受力图。 1-7构架如图所示，试分别画出杆AEB，销钉C，销钉A及整个系统的受力图。1-8结构如图所示，力P作用在销钉C上，试分别画出AC，BCE及DEH部分的受力图。 参考答案 1-1解： 1-2解： 1-3解： 1-4解： 解：1-5 1-6解：
1-7解： 解：1-8 第二章习题参考答案解：由解析法， 2-1 故： 2-2解：即求此力系的合力，沿OB建立x坐标，由解析法，有 故：方向沿OB。 2-3解：所有杆件均为二力杆件，受力沿直杆轴线。 （a）由平衡方程有： 联立上二式，解得： （拉力） （压力） （b）由平衡方程有： 联立上二式，解得： （拉力）． （压力） （c）由平衡方程有： 联立上二式，解得： (拉力) （压力） （d）由平衡方程有： 联立上二式，解得： (拉力) (拉力) 2-4解：（a）受力分析如图所示：
由 由 (b)解：受力分析如图所示：由 联立上二式，得： 2-5解：几何法：系统受力如图所示 三力汇交于点D，其封闭的力三角形如图示 所以：（压力） （与X轴正向夹150度） 2-6解：受力如图所示： ，已知， 由 由 2-7解：受力分析如图所示，取左半部分为研究对象 由 联立后，解得： 由二力平衡定理 2-8解：杆AB，AC均为二力杆，取A点平衡 由 联立上二式，解得：（受压） （受压）． 2-9解：各处全为柔索约束，故反力全为拉力，以D，B点分别列平衡方程 （1）取D点，列平衡方程 由
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 1-5a 1-5b
1- 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 0 2=-BC F F 对C 点有： ∑=0x F 030cos 0 1=-F F BC 解以上二个方程可得：2 2163.13 62F 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 a M F A 354.0= 其中：31 tan =θ 。对BC 杆有：a M F F F A B C 354.0=== A ，C 两点约束力的方向如图所示。 2-4 F F
重心作业 1．在半径R的圆面积内挖去一半径为r的圆孔。试求剩余面积的重心。 2．已知正方形OADB的边长为l，试在其中求出一点E，使此正方形在被截去等腰三角形OEB 后，E点即为剩余面积的重心。 3．图示机械元件由匀质材料所制成。尺寸为h1=0.5cm，h2=0.75cm，r=0.95cm，R=1.5cm，l=2.55cm。试求其重心的y坐标。 R
桁架作业 1．桁架如图示。已知：F=3kN，l=3m。试用节点法计算各杆的力。 2．桁架如图示。已知力F，尺寸l。试求杆件BC、DE的力。
摩擦作业（1） 1．楔块顶重装置如图示。已知：重块B的为Q，与楔块之间的静摩擦因数为f S，楔块顶角为θ。试求：（1）顶住重块所需力F的大小；（2）使重块不向上滑所需力F的大小；（3）不加力F能处于自锁的角θ的值。 2．半径为r、重力为Q的匀质圆盘如图示，其与固定面间的静摩擦因数均为f S。试求保持圆盘静止不动的最大力偶矩M max。
3．匀质矩形物体ABCD如图示，已知：AB宽b=10cm，BC高h=40cm，其重力P=50N，与斜面间的静摩擦因数f S=0.4 ，斜面的斜率为3/4，绳索AE段为水平。试求使物体保持平衡的最小Q 。 min
摩擦作业（2） 1．图示一制动系统。已知：l=6cm，r=10cm，静滑动摩擦因数f S=0.4，在鼓轮上作用有一力偶矩M=500N·cm 的力偶。试求鼓轮未转时，B处液压缸施加的最小力：（1）施加的力偶为顺时针转向；（2）施加的力偶为逆时针转向。 2．物块A的重力PA=300N，匀质轮B的重力PB=600N，物块A与轮B接触处的静摩擦因数fS1=0.3，轮与地面间的静摩擦因数f S2=0.5 。试求能拉动轮B的水平拉力F的最小值。
单项选择题 1、静力学中一般将被研究的物体看作是刚体，那么一物体是否能被看作是刚体，取决于。 （A）物体变形是否微小；（B）物体不变形； （C）物体是否坚硬；（D）研究是否需要考虑物体的变形。 2、下列说法正确的是（） （A）处于平衡状态的物体可视为刚体；（B）变形微小的物体可视为刚体； （C）在任何情况下，任意两点的距离保持不变的物体为刚体。 3．作用和反作用定律的适用范围是。 （A）只适用于刚体；（B）只适用于变形体 （C）只适用于处于平衡状态的物体；（D）适用于任何物体 4、下列说法正确的是（） （A）凡是合力都比分力大；（B）只有力才可以应用平行四边形法则合成；（C）凡是矢量都可以应用平行四边形法则合成。 5．力的可传性原理。 （A）适用于刚体；（B）适用于刚体和弹性体； （C）适用于所有物体；（D）只适用于平衡的刚体 6．三力平衡汇交定理是。 （A）共面不平行的三个力互相平衡必汇交于一点； （B）共面三力若平衡，必汇交于一点； （C）三力汇交于一点，则这三个力必互相平衡； （D）此三个力必定互相平行。 7、平面力系简化最终结果可能情况是。 （A）力、力偶或平衡；（B）力或平衡； （C）力偶或平衡；（D）力、力偶、力螺旋或平衡。
8、若刚体上作用一平面力系，力多边形自行封闭，则该刚体 。 （A ）一定平衡； （B ）一定不平衡； （C ）不能确定。 9．如图所示，在刚体上的四个点上各作用一个大小相等的力，则该力系的简化结果为 。 （A ）一个力； （B ）一个力和一个力偶； （C ）一个力偶； （D ）平衡。 10、如图作用在同一平面内的四个力构成封闭的力多边形，下列说法正确的是（ ） （A ）由于力多边形封闭，因此刚体一定平衡； （B ）仅由此力多边形无法判断刚体是否平衡； （C ）若力多边形中各个力矢沿顺时针方向连成一周， 因此必合成为一顺时针的力偶，故刚体一定不平衡。 11、下列说法正确的是（ ） （A ）凡是力偶都不能用一力来平衡； （B ）凡是力偶都能与一力平衡； （C ）力偶有时能与一力来平衡。 12．如图所示的两个楔块A 、B 在m-m 处光滑接触，现在其两端沿轴线各加一个大 小相等、方向相反的力，则两个楔块的状态为 A 。 （A ）A 、B 都不平衡； （B ）A 平衡、B 不平衡； （C ）A 不平衡、B 平衡； （D ）A 、B 都平衡。 13．在刚体上作用3个大小相等的力，其力三角形如图所示，则该力系的简化结果 。 （A ）必为一个力； （B ）必为一个力和一个力偶； （C ）必为一个力偶； （D ）可能平衡或简化为一力偶。 B C F 1 F 2 F 3 A A B C D 第10题图
工程力学作业（静力学） 班级 学号 姓名
静力学公理和物体的受力分析 一、是非题 1、在理论力学中只研究力的外效应。（） 2、在平面任意力系中，若其力多边形自行闭合，则力系平衡。（） 3、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。（） 4、共面三力若平衡，则该三力必汇交于一点。（） 5、当刚体受三个不平行的力作用时，只要这三个力的作用线汇交于同一点，则该刚体一定处于平衡状态。（） 二、选择题 1、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。 2、三力平衡汇交定理所给的条件是_______________。 ①汇交力系平衡的充要条件； ②平面汇交力系平衡的充要条件； ③不平行的三个力平衡的必要条件。
3、人拉车前进时，人拉车的力_______车拉人的力。 ①大于；②等于；③远大于。 三、填空题 1、作用在刚体上的两个力等效的条件是：___________________________。 2、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：____________________________________________ ______。 3、书P24，1-8题 4、画出下列各图中A、B两处反力的方向 （包括方位和指向）。 5、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 ____________________________________ ____，方向不能确定的约束有 ______________________________________ ___ (各写出两种约束)。
第一章 静力学基础 一． 填空题 1．理论力学的任务是研究物体作 的规律 2．平衡是指 . 3．力是物体之间 作用，这种作用使物体的 或 发生改变。 4．刚体是受力作用而 的物体。 5．刚体受到两个力作用而平衡的充分必要条件是 。 6．约束是指限制 的周围物体。 7．对刚体而言，力的三要素是 、 、 。 8．二力平衡原理适用于 。 9．在光滑圆柱形铰链约束中，如接触点不能确定，可用通过 的一对正交分力表示。 10．对刚体而言，力是 矢量。 二． 单项选择题 1. 图示系统受力F 作用而平衡。欲使A 支座约束力的作用线与AB 成60o角， 则斜面的倾角α应为______________。 （A ） 0o （B ） 30o （C ） 45o （D ） 60o 2．如图所示的两个楔块A 、B 在m-m 处光滑接触，现在其两端沿轴线各加一个大 小相等、方向相反的力，则两个楔块的状态为 。 （A ）A 、B 都不平衡 （B ）A 平衡、B 不平衡 （C ）A 不平衡、B 平衡 （D ）A 、B 都平衡 m
3．三力平衡定理是 。 （A ）共面不平行的三个力互相平衡必汇交于一点 （B ）共面三力若平衡，必汇交于一点 （C ）三力汇交于一点，则这三个力必互相平衡。 （D ）此三个力必定互相平行 4．作用和反作用定律的适用范围是 。 （A ） 只适用于刚体 （B ） 只适用于变形体 （C ） 只适用于处于平衡状态的物体 （D ） 适用于任何物体 5．一物体是否被看作刚体，取决于 。 （A ） 变形是否微小 （B ） 变形不起决定因素 （C ） 物体是否坚硬 （D ） 是否研究物体的变形 6．力的可传性原理 。 （A ） 适用于刚体 （B ） 适用于刚体和弹性体 （C ） 适用于所有物体 （D ）只适用于平衡的刚体 第一章 平面汇交力系与平面力偶系 一、填空题 1．平面汇交力系平衡的几何条件是 。 2．同一平面内两力偶的等效条件是 。 3．研究平面汇交力系时, 采用两种方法, 即 和 。 4．平面汇交力系的合力= F R 。 5．一个力F 在某轴上的分力是 量、投影是 量。 6．合力投影定理在x 方向的表达式是 。 7．已知力F 与x 轴正向的夹角900 < < ? ，则= F x 。 8．运用平衡方程求得的约束力结果为负时，说明 。
物理竞赛《静力学》专题 补充：杠杆平衡（即力矩平衡），对任意转动点都平衡。 一、力学中常见的三种力 1.重力、重心 ①重心的定义： ++++=g m g m gx m gx m x 212211，当坐标原点移到重心上，则两边的重力矩平衡。 ②重心与质心不一定重合。如很长的、竖直放置的杆，重心和质心不重合(g 随高度变化，重力不同)。 如将质量均匀的细杆AC （AB =BC =1m ）的BC 部分对折,求重心。 以重心为转轴，两边的重力力矩平衡（不是重力相等）： （0.5-x ）2G =(x +0.25)2 G ,得x =0.125m （离B 点）. 或以A 点为转轴：0.5?2G +(1+0.5)2 G =Gx ', 得x '=0.875m ，离B 点x =1-x '=0.125m. 2.巴普斯定理： ①质量分布均匀的平面薄板：垂直平面运动扫过的体积等于面积剩平面薄板重心通过和路程。 如质量分布均匀的半圆盘的质心离圆心的距离为x ， 绕直径旋转一周，2321234R x R πππ?=，得π 34R x = ②质量分布均匀的、在同一平面内的曲线：垂直曲线所在平面运动扫过的面积等于曲线长度剩曲线的重心通过路程。 如质量分布均匀的半圆形金属丝的质心离圆心的距离为x ， 绕直径旋转一周，R x R πππ?=242，得π R x 2= 1. （1）半径R =30cm 的均匀圆板上挖出一个半径r =15cm 的内切圆板，如图a 所示，求剩下部分的重心。 （2）如图b 所示是一个均匀三角形割去一个小三角形AB 'C '，而B 'C '//BC ，且?AB 'C '的面积为原三角形面积的4 1，已知BC 边中线长度为L ，求剩下部分BCC 'B '的重心。 2. 完全相同的4块砖，每块砖的长都为0.3m ，叠放在水平桌面上， 如图所示。求它的最大跨度（即桌边P 点离最上面一块砖右边的 Q 点的水平距离）。 3. 一薄壁圆柱形烧杯,半径为R ,质量为m ,重心位于中心线上,离杯 底的高度为H ,今将水慢慢注入烧杯中,问烧杯连同杯中的水共同重心最低时水面离杯底的距离是多少？(设水的密度为ρ)
工程力学--静力学第4版_第四章 4-1 已知F1=60N ，F2=80N ，F3=150N ，m=100N.m ，转向为逆时针，θ=30°图中距离单位为m 。试求图中力系向O 点简化结果及最终结果。 4-2 已知物体所受力系如图所示，F=10Kn ，m=20kN.m ，转向如图。 （a ）若选择x 轴上B 点为简化中心，其主矩LB=10kN.m ，转向为顺时针，试求B 点位置及主矢R ’。 （b ）若选择CD 线上E 点为简化中心，其主矩LE=30kN.m ，转向为顺时针，α=45°，试求位于CD 直线上E 点位置及主矢R ’。 4-3 试求下列各梁或刚架支座反力。 解： （a ） 受力如图 由∑MA=0 FRB ?3a-Psin30°?2a-Q ?a=0 ∴FRB=（P+Q ）/3 由 ∑x=0 FAx-Pcos30°=0 ∴FAx=32P 由∑Y=0 FAy+FRB-Q-Psin30°=0 ∴FAy=（4Q+P ）/6 4-4 高炉上料斜桥，其支承情况可简化为如图所示，设A 和B 为固定铰，D 为中间铰，料车对斜桥总压力为Q ，斜桥（连同轨道）重为W ，立柱BD 质量不计，几何尺寸如图示，试求A 和B 支座反力。 4-5 齿轮减速箱重W=500N ，输入轴受一力偶作用，其力偶矩m1=600N.m ，输出轴受另一力偶作用，其力偶矩m2=900N.m ，转向如图所示。试计算齿轮减速箱A 和B 两端螺栓和地面所受力。 4-6 试求下列各梁支座反力。
(a) (b) 4-7 各刚架载荷和尺寸如图所示，图c中m2＞m1，试求刚架各支座反力。 4-8 图示热风炉高h=40m，重W=4000kN，所受风压力可以简化为梯形分布力，如图所示，q1=500kN/m，q2=2.5kN/m。可将地基抽象化为固顶端约束，试求地基对热风炉反力。 4-9 起重机简图如图所示，已知P、Q、a、b及c，求向心轴承A及向心推力轴承B反力。 4-10 构架几何尺寸如图所示，R=0.2m，P=1kN。E为中间铰，求向心轴承A反力、向心推力轴承B反力及销钉C对杆ECD反力。 4-11 图示为连续铸锭装置中钢坯矫直辊。钢坯对矫直辊作用力为一沿辊长分布均布力q，已知q=1kN/mm，坯宽1.25m。试求轴承A和B反力。 4-12 立式压缩机曲轴曲柄EH转到垂直向上位置时，连杆作用于曲柄上力P最大。现已知P=40kN，飞轮重W=4kN。求这时轴承A和B反力。 4-13 汽车式起重机中，车重W1=26kN，起重臂ＣＤＥ重Ｇ＝４.５kN，起重机旋转及固定部分重Ｗ2＝３１kN，作用线通过Ｂ点，几何尺寸如图所示。这时起重臂在该起重机对称面内。求最大起重量Ｐmax。 4-14 平炉送料机由跑车A及走动桥B所组成，跑车装有轮子，可沿桥移动。跑车下部装有一倾覆操纵柱D，其上装有料桶C。料箱中载荷Q=15 kN，力Q与跑车轴线OA距离为5m，几何尺寸 如图所示。如欲保证跑车不致翻倒，试问小车连同操纵柱重量W最小应为多少？
静力学部分 第一章基本概念受力图
2-1 解：由解析法， 23cos 80RX F X P P N θ==+=∑ 12sin 140RY F Y P P N θ==+=∑ 故： 22161.2R RX RY F F F N =+= 1(,)arccos 2944RY R R F F P F '∠==
2-2 解：即求此力系的合力，沿OB 建立x 坐标，由解析法，有 123cos45cos453RX F X P P P KN ==++=∑ 13sin 45sin 450 RY F Y P P ==-=∑ 故： 223R RX RY F F F KN =+= 方向沿OB 。 2-3 解：所有杆件均为二力杆件，受力沿直杆轴线。 （a ） 由平衡方程有： 0X =∑ sin 300 AC AB F F -= 0Y =∑ cos300 AC F W -= 0.577AB F W =（拉力） 1.155AC F W =（压力） （b ） 由平衡方程有：
0X =∑ cos 700 AC AB F F -= 0Y =∑ sin 700 AB F W -= 1.064AB F W =（拉力） 0.364AC F W =（压力） （c ） 由平衡方程有： 0X =∑ cos 60cos300 AC AB F F -= 0Y =∑ sin 30sin 600 AB AC F F W +-= 0.5AB F W = (拉力) 0.866AC F W =（压力） （d ） 由平衡方程有： 0X =∑ sin 30sin 300 AB AC F F -= 0Y =∑ cos30cos300 AB AC F F W +-= 0.577AB F W = (拉力) 0.577AC F W = (拉力)
1-1 某海洋客船船长L=155m ，船宽B=18.0m ，吃水d =7.1m,排水体积▽=10900m 3，中横剖面面积A M =115m 2，水线面面积A W =1980m 2，试求： （1）方形系数C B ；（2）纵向菱形系数C P ；（3）水线面系数C WP ；（4）中横剖面系数C M ；（5）垂向菱形系数C VP 。 解：（1）550.01 .7*0.18*15510900 ==???=d B L C B （2）612.0155 *11510900 ==??=L A C M P （3）710.0155*0.181980 ==?=L B A C W WP （4）900.01 .7*0.18115 ==?=d B A C M M （5）775.01 .7*198010900 ==??= d A C W VP 1-3 某海洋客货轮排水体积▽=9750 m 3，主尺度比为：长宽比L/B=8.0, 宽度吃水比B/d=2.63，船型系数为：C M =0.900，C P =0.660，C VP =0.780，试求：（1）船长L;（2）船宽B ；（3）吃水d ；（4）水线面系数C WP ；（5）方形系数C B ；（6）水线面面积A W 。 解： C B = C P* C M =0.660*0.900=0.594 762.0780 .0594 .0=== VP B WP C C C d B L C B ??? = 又因为 所以：B=17.54m L=8.0B=140.32m d=B/2.63=6.67m 762.0=WP C
C B =0.594 06.187467 .6*780.09750==??= d C A VP W m 2 1-10 设一艘船的某一水线方程为：()?? ? ???-±=225.012L x B y 其中：船长L=60m ，船宽B=8.4m ，利用下列各种方法计算水线面积： （1） 梯形法（10等分）； （2） 辛氏法（10等分） （3） 定积分，并以定积分计算数值为标准，求出其他两种方法的相 对误差。 解：()?? ????-±=225.012L x B y 中的“+”表示左舷半宽值，“-”表示右舷半宽值。因此船首尾部对称，故可只画出左舷首部的1/4水线面进行计算。 则：?? ????-=90012.42x y ，将左舷首部分为10等分，则l =30/10=3.0m 。 梯形法：总和∑y i =30.03，修正值(y 0+y 10)/2=2.10，修正后∑`=27.93 辛氏法：面积函数总和∑=84.00
1．在半径R的圆面积内挖去一半径为r的圆孔。试求剩余面积的重心。 2．已知正方形OADB的边长为l，试在其中求出一点E，使此正方形在被截去等腰三角形OEB 后，E点即为剩余面积的重心。 3．图示机械元件由匀质材料所制成。尺寸为h1=0.5cm，h2=0.75cm，r=0.95cm，R=1.5cm，l=2.55cm。试求其重心的y坐标。 R
1．桁架如图示。已知：F=3kN，l=3m。试用节点法计算各杆的力。2．桁架如图示。已知力F，尺寸l。试求杆件BC、DE的力。
摩擦作业（1） 1．楔块顶重装置如图示。已知：重块B的为Q，与楔块之间的静摩擦因数为f S，楔块顶角为θ。试求：（1）顶住重块所需力F的大小；（2）使重块不向上滑所需力F的大小；（3）不加力F能处于自锁的角θ的值。 2．半径为r、重力为Q的匀质圆盘如图示，其与固定面间的静摩擦因数均为f S。试求保持圆盘静止不动的最大力偶矩M max。 3．匀质矩形物体ABCD如图示，已知：AB宽b=10cm，BC高h=40cm，其重力P=50N，与斜面间的静摩擦因数f S=0.4 ，斜面的斜率为3/4，绳索AE段为水平。试求使物体保持平衡的最小Q 。 min 摩擦作业（2） 1．图示一制动系统。已知：l=6cm，r=10cm，静滑动摩擦因数f S=0.4，在鼓轮上作用有一力偶矩M=500N·cm 的力偶。试求鼓轮未转时，B处液压缸施加的最小力：（1）施加的力偶为顺时针转向；（2）施加的力偶为逆时针转向。 2．物块A的重力PA=300N，匀质轮B的重力PB=600N，物块A与轮B接触处的静摩擦因数fS1=0.3，轮与地面间的静摩擦因数f S2=0.5 。试求能拉动轮B的水平拉力F的最小值。 3．一旋转轴受轴向力F=10kN，轴的r=25mm，R=75mm，其上的力偶矩M=150N·m。试求静摩擦因数。 4．一轮半径为R，轮与水平面间的滚阻系数为δ。试问水平力F使轮只滚动而不滑动时，轮与水平面间的静摩擦因数f S需满足什么条件？
静力学基础测试卷 姓名：成绩： 一、是非题（每题3分，30分） 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。（） 9. 力偶只能使刚体发生转动，不能使刚体移动。（） 10.固定铰链的约束反力是一个力和一个力偶。（） 二、选择题（每题4分，24分） 1．若作用在A点的两个大小不等的力F 1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。
１-１某海洋客船船长L=155m,船宽B=18。０m,吃水d=7。1m,排水体积▽=10900m3,中横剖面面积A M＝11５ｍ2,水线面面积A W＝1９80m2,试求: (1)方形系数C B;(２)纵向菱形系数ＣP;(3)水线面系数ＣWP;(４)中横剖面系数C M;(5)垂向菱形系数ＣVP。 解:(1) (2) (３) (4) (5) １—3某海洋客货轮排水体积▽=9７50m3,主尺度比为:长宽比Ｌ/B=8。0,宽度吃水比B／d=2、63,船型系数为:C M＝０、9００,C P=０、66０,C VP＝0.780,试求:(1)船长Ｌ;(2)船宽B;(３)吃水d;(4)水线面系数CＷP;(５)方形系数C B;(6)水线面面积A W。 解: ＣB= ＣP* C M=０。660*０。９0０=0.59４ L=8、0B d= 所以:B=1７、54m L=8.0Ｂ=１40、32m d=B/2.63=6、6７m ＣB=０、59４m2 1－10 设一艘船得某一水线方程为: 其中:船长L=６0m,船宽B=8。４ｍ,利用下列各种方法计算水线面积:
（1）梯形法(10等分); （2）辛氏法(１0等分) （3）定积分,并以定积分计算数值为标准,求出其她两种方法得相对误差。 解:中得“+”表示左舷半宽值,“-”表示右舷半宽值。因此船首尾部对称,故可只画出左舷首部得1／4水线面进行计算。 则:,将左舷首部分为10等分,则l＝30／10＝3。0ｍ。 梯形法:总与∑ｙi=３0。03,修正值(y０+y1０)/２=２。10,修正后∑｀=27、９3
解:(1)梯形法(10等分) =4＊3。0＊(3０。03-2.10)=１2.0*27。93=3３5。1６m２ (2)辛氏法(１0等分) (3)定积分计算 各计算方法得相对误差: 梯形法: 辛氏法: ２—13 某船由淡水进入海水,必须增加载荷Ｐ＝175t,才能使其在海水中得吃水与淡水中得吃水相等。求增加载重后得排水量。 解:∴ ∴△海=△淡+P＝70００、00+175、00＝7175.0０t 另解:水得密度变化引起得吃水得变化为 增加载荷Ｐ引起得吃水得变化为 则=0 解得 ∴△海＝△淡+P＝70０0、00+175.0０=71７５、0０t 2－15 某内河客货船得尺度与要素如下:吃水d=2、４０m,方形系 数ＣB＝0。６5４,水线面系数C W Ｐ＝0。７85,假定卸下货物重量P=8％排水量。求船舶得平均吃水(设在吃水变化范围内船舷就是垂直得)。
第一章 静力学基础和物体的受力分析 练习题 一、填空题 1、理论力学的任务是研究物体作 的规律。 2、平衡是指 或 状态。 3、力是物体之间相互的 作用。 4、刚体是受力作用而 的物体。 5、刚体受到两个力作用而平衡的充分必要条件是 。 6、约束是指限制 的周围物体。 7、对刚体而言，力的三要素是 、 、 。 二、单项选择题 1、图示系统受力F 作用而平衡。欲使A 支座约束力的作用线与AB 成60o角，则斜面 的倾角α应为______________。 （A ） 0o （B ） 30o （C ） 45o （D ） 60o 题1图 题2图 2、如图所示的两个楔块A 、B 在m -m 处光滑接触，现在其两端沿轴线各加一个大小相 等、方向相反的力，则两个楔块的状态为 。 （A ）A 、B 都不平衡 （B ）A 平衡、B 不平衡 （C ）A 不平衡、B 平衡 （D ）A 、B 都平衡 3、三力平衡定理是 。 （A ）共面不平行的三个力互相平衡必汇交于一点 （B ）共面三力若平衡，必汇交于一点 （C ）三力汇交于一点，则这三个力必互相平衡。 （D ）此三个力必定互相平行
4、作用和反作用定律的适用范围是。 （A）只适用于刚体（B）只适用于变形体（C）只适用于处于平衡状态的物体（D）适用于任何物体三、作图题 作出下列系统中指定对象的受力图 1、杆AB 2、圆柱A 3、杆AB、整体 4、刚架AB 5、杆AB 6、整体
7、曲杆AB、曲杆BC、整体8、每个物体；整体 9、每个物体，整体10、每个物体；整体
11、杆AB、杆BC；整体12、杆AB、杆BC；整体 13、杆AC、杆CB、销钉C、整体
第一章测试题 姓名 1、力使物体的机械运动状态发生改变，这一作用称为力的。 2、力对物体的效应决定于力的大小，方向和三个因素。 3、作用在刚体上的力，可沿在其上移动到任何位置，而不会改变此力对其的 作用效应。 4、两个物体之间总是等值、反向、共线，并分别作用在两个的物体上。 5、刚体受到共面又互不平行的三个力的作用而平衡时，这三个力的作用线。 6、度量力使物体绕某一点产生转动的物体量称为_________。 7、用扳手拧紧螺母时，所施力的作用线与螺母转动轴心的距离称为。 8、力对点的矩的正负号的一般规定是这样的：力使物体绕矩心_____方向转动时力矩取正号，反 之取负号。 9、力的作用线通过_____时，力对点的矩为零。 10、对一点的矩，并不因为力沿其作用线移动而改变，原因是__________未变。 11、合力对平面内任一点之矩，等于力系中_________________________________。 12、组成力系的两个基本物理量是_______和__________。 13、力偶只能使物体______，而力作用在物体上时，则会使物体________或___________，所以力 偶不能用一个力来代替。 14、同一平面的两个力偶的等效条件是____________________________________________。 15、力偶对其作用面上任意点之矩恒等于_____________，而与_______位置无关。 16、一对等值、反向、不共线的平行力所组成的力系称为_______。 17、在力偶的作用面内，力偶对物体的作用效果应取决于组成力偶的反向平行力的大小、力偶臂 的大小及力偶的______。 18、作用于物体上并在同一平面内的许多力偶平衡的必要和充分条件是，各力偶的________为零。 19、在工程上能使物体运动或能使物体具有运动趋势的力称为______。 20、约束反力方向总是与_____ __方向相反。 21、由绳索、胶带、链条等非刚性体所构成的约束，称为________，约束反力方向总是沿着绳索 的中心线，其指向__ ___。