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静力学研究6

39.利用平衡方程求未知约束反力的步骤是什么?
答:应用平面一般力系的平衡方程求解未知力的步骤如下:
(1) 定研究对象:根据题意分析已知荷载和未知的约束反力,选取合适的研究对象。
(2)作出受力图:在研究对象上画出它受到的所有荷载和约束反力。约束反力根据约束的类型来画。当约束反力的方向未定时,一般可用两个互相垂直的分力表示;当约束反力的指向未定时,可以先假设其指向。如果计算结果为正,则表示假设的指向与实际方向一致;如果计算结果为负,则表示实际的指向与假设相反。
(3)列平衡方程并求解。选取合适的平衡方程形式、投影轴方向和矩心位置。选取哪种形式的平衡方程,完全取决于计算的方便与否。通常力求在一个平衡方程中只包含一个未知量,以免求解联立方程。在应用投影方程时,投影轴的方向可以根据解题需要来设定,通常应考虑到力和投影轴的角度,利用研究对象的对称轴,尽可能选取与未知力的作用线垂直的方向,以使运算简化。运用力矩方程时,矩心往往选择在多个未知力的交点,另外,在计算力矩时,要善于运用合力矩定理,以便使计算简单。

40.平面平行力系的力作用线有什么特征?
答:平面平行力系的力作用线的特征是:力作用线互相平行。

41.平面平行力系的平衡条件如何?
答:平面平行力系平衡的必要和充分条件是;力系中所有各力在与力平行的轴上投影的代数和为零,力系中所有各力对任一矩心取矩的代数和为零。
平面平行力系的平衡方程只有两个(力系与y轴平行):
(1-16)
平面平行力系的平衡方程也有二矩式,即
(1-17)
式中A、B两点的连线不能平行于力系的作用线。

42.一个平衡的物体系统共可列出多少个平衡方程?求解物体系统的平衡问题有哪两种途径?
答:一般而言,设系统由n个物体组成,如每个物体都是受平面一般力系作用,则共可列出3n个独立的平衡方程。则系统中所研究的平衡问题未知量个数也为3n个,即未知数和独立的平衡方程一一对应。
求解物体系统的平衡问题有下列两种途径:
第一种以整个系统为研究对象,解得全部未知量中的几个,再以系统中某部分物体作为研究对象,求出其余未知量;
第二种是先取某部分物体作为研究对象,再取其他部分物体或整体作为研究对象,逐步求得所有未知量。
至于采用何种途径求解,应根据具体情况确定,原则是以较少的方程,解出所需求的未知量,并且尽量使每一个方程中只包含一个未知量,以

避免求解联立方程。

43.按照两接触物体之间相对运动的形式,摩擦可分为哪两种?
答:按照两接触物体之间相对运动的形式,摩擦可分为滑动摩擦和滚动摩擦两种。当两个接触物体沿接触面有相对滑动或有相对滑动的趋势时,在接触处就彼此阻碍滑动,或阻碍滑动的发生,这种现象称为滑动摩擦。当两物体间有相对滚动或相对滚动的趋势时,物体间会产生阻碍滚动的现象,称为滚动摩擦。

44.什么是滑动摩擦力?有哪两种滑动摩擦力?
答:当产生滑动摩擦时,在两物体接触面间阻碍物体相对滑动的力,称为滑动摩擦力,简称摩擦力。有两种滑动摩擦力:静滑动摩擦力和动滑动摩擦力。

45.静摩擦力的性质如何?简述静滑动摩擦定律。
答:静摩擦力有如下性质:
静摩擦力的方向与物体相对滑动的趋向相反;静摩擦力的大小是随主动力的变化而变化,变化范围在零与最大静摩擦力之间。即
O≤F≤Fmax (1-18)
静滑动摩擦定律:最大静摩擦力与两物体接触面积的大小无关;而与两物体间的正压力(或法向反力)成正比,即
Fmax =fs·FN (1-19)
这就是静滑动摩擦定律(又称库仑定律)。式中fs是比例常数,称为静滑动摩擦因数,简称静摩擦因数。这个因数的大小与相互接触物体的材料、表面粗糙度、湿度、温度等有关。其数值由实验测定。

46.简述动滑动摩擦定律。
答:动滑动摩擦定律:
动摩擦力的大小与两物体间的正压力(或法向反力)成正比。即
F/ =f·FN (1-20)
式中f称为动滑动摩擦因数,简称动摩擦因数,它的值与接触物体的材料及接触面情况有关,在速度不大时,可认为与运动速度无关。f略小于fs,在工程计算中,通常近似地认为f与fs相同。

47.什么是摩擦角?什么是全反力?摩擦角与什么因素有关?
答:在考虑摩擦力的情况下,支承面对物体的反力包括法向反力FN和静摩擦力F两个力,这两个力的合力FR称为全反力。全反力与支承面的法线的夹角为φ(图1-51a)。静摩擦力F达到最大值Fmax,角φ也增至最大值φm。(图1-51b),这个φm称为摩擦角。

图1-51
全反力FR与支承面的法线的夹角φ随着摩擦力F而变化,因为摩擦力只能在一定范围内变化,所以φ值变化也有一定范围,即
O≤φ≤φm (1-21)
上式表示物体处于静止状态时,全反力作用线可能的范围。
摩擦角φm的大小与Fmax有关,因而也与静摩擦因数fs有关,它们之间的关系是

(1-22)
即摩擦角的正切等于静摩擦因数。摩擦角和静摩擦因数都是表示材料的摩擦性质的物理量。

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