西北工业大学理论力学课本及习题集答案概论
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1.1 沿水平方向前进的枪弹,通过某一距离s 的时间为t 1,而通过下一等距离s 的时间为2t .试证明枪弹的减速度(假定是常数)为由题可知示意图如题1.1.1图: {{SSt t 题1.1.1图设开始计时的时刻速度为0v ,由题可知枪弹作匀减速运动设减速度大小为a .则有:()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+-+=-=221210211021221t t a t t v s at t v s 由以上两式得 11021at t s v +=再由此式得 ()()2121122t t t t t t s a +-=1.26一弹性绳上端固定,下端悬有m 及m '两质点。
设a 为绳的固有长度,b 为加m 后的伸长,c 为加m '后的伸长。
今将m '任其脱离而下坠,试证质点m 在任一瞬时离上端O 的距离为解 以绳顶端为坐标原点.建立如题1.26.1图所示坐标系.题1.26.1图设绳的弹性系数为k ,则有 kb mg = ① 当 m '脱离下坠前,m 与m '系统平衡.当m '脱离下坠前,m 在拉力T 作用下上升,之后作简运.运动微分方程为 ()ym a y k mg &&=-- ② 联立①② 得 b b a g y b g y +=+&& ③ 0=+y bg y &&齐次方程通解 t b g A t b g A Y sin cos 211+= 非齐次方程③的特解 b a Y +=0 所以③的通解b a t bg A t b g A Y +++=sin cos 211代入初始条件:0=t 时,,c b a y ++=得0,21==A c A ;故有 b a t b g c y ++=cos 即为m 在任一时刻离上端O 的距离.'1.39 一质点受一与距离23次方成反比的引力作用在一直线上运动。
试证此质点自无穷远到达a 时的速率和自a 静止出发到达4a 时的速率相同。
第一章习题4-1.求图示平面力系的合成结果,长度单位为m。
解:(1) 取O点为简化中心,求平面力系的主矢:求平面力系对O点的主矩:(2) 合成结果:平面力系的主矢为零,主矩不为零,力系的合成结果是一个合力偶,大小是260Nm,转向是逆时针。
习题4-3.求下列各图中平行分布力的合力和对于A点之矩。
解:(1) 平行力系对A点的矩是:取B点为简化中心,平行力系的主矢是:平行力系对B点的主矩是:向B点简化的结果是一个力R B和一个力偶M B,且:如图所示;将R B向下平移一段距离d,使满足:最后简化为一个力R,大小等于R B。
其几何意义是:R的大小等于载荷分布的矩形面积,作用点通过矩形的形心。
(2) 取A点为简化中心,平行力系的主矢是:平行力系对A点的主矩是:向A点简化的结果是一个力R A和一个力偶M A,且:如图所示;将R A向右平移一段距离d,使满足:最后简化为一个力R,大小等于R A。
其几何意义是:R的大小等于载荷分布的三角形面积,作用点通过三角形的形心。
习题4-4.求下列各梁和刚架的支座反力,长度单位为m。
解:(1) 研究AB杆,受力分析,画受力图:列平衡方程:解方程组:反力的实际方向如图示。
校核:结果正确。
(2) 研究AB杆,受力分析,将线性分布的载荷简化成一个集中力,画受力图:列平衡方程:解方程组:反力的实际方向如图示。
校核:结果正确。
(3) 研究ABC,受力分析,将均布的载荷简化成一个集中力,画受力图:列平衡方程:解方程组:反力的实际方向如图示。
校核:结果正确。
习题4-5.重物悬挂如图,已知G=1.8kN,其他重量不计;求铰链A的约束反力和杆BC所受的力。
解:(1) 研究整体,受力分析(BC是二力杆),画受力图:列平衡方程:解方程组:反力的实际方向如图示。
习题4-8.图示钻井架,G=177kN,铅垂荷载P=1350kN,风荷载q=1.5kN/m,水平力F=50kN;求支座A的约束反力和撑杆CD所受的力。
理论力学教科书课后习题及解析第一章偶,大小是260Nm,转向是逆时针。
.求图示平面力系的合成结果,长度单位为m1习题4-习题4-3.求下列各图中平行分布力的合力和对于A点之矩。
A点的矩是:(1) 解:平行力系对O(1) 解:取点为简化中心,求平面力系的主矢:B取点为简化中心,平行力系的主矢是:求平面力系对点的主矩:O 点的主矩是:B 平行力系对B RB向点简化的结果是一个力,且:M和一个力偶合成结果:平面力系的主矢为零,主矩不为零,力系的合成结果是一个合力(2) B.理论力学教科书课后习题及解析A,且:M向A点简化的结果是一个力如图所示;R和一个力偶A如图所示;将,使满足:d R向下平移一段距离B的大小等于载荷分布的其几何意义是:。
R最后简化为一个力R,大小等于R B,使满足:d R将向右平移一段距离A矩形面积,作用点通过矩形的形心。
A(2) 取点为简化中心,平行力系的主矢是:的大小等于载荷分布的R。
其几何意义是:RR最后简化为一个力,大小等于A三角形面积,作用点通过三角形的形心。
点的主矩是:A平行力系对.理论力学教科书课后习题及解析列平衡方程:。
.求下列各梁和刚架的支座反力,长度单位为习题4-4m解方程组:反力的实际方向如图示。
校核:解:(1) 研究AB杆,受力分析,画受力图:结果正确。
(2) 研究AB杆,受力分析,将线性分布的载荷简化成一个集中力,画受力图:理论力学教科书课后习题及解析(3) 研究ABC,受力分析,将均布的载荷简化成一个集中力,画受力图:列平衡方程:解方程组:列平衡方程:反力的实际方向如图示。
校核:解方程组:结果正确。
.理论力学教科书课后习题及解析反力的实际方向如图示。
校核:结果正确。
的约束反力A.重物悬挂如图,已知习题4-5G=1.8kN,其他重量不计;求铰链和杆BC所受的力。
列平衡方程:解方程组:BC是二力杆),画受力图:研究整体,受力分析((1) 解:反力的实际方向如图示。
理论力学(郝桐生)第一章习题1-1.画出下列指定物体的受力图。
解:习题1-2.画出下列各物系中指定物体的受力图。
解:习题1-3.画出下列各物系中指定物体的受力图。
解:第二章习题2-1.铆接薄钢板在孔心A、B和C处受三力作用如图,已知P1=100N沿铅垂方向,P2=50N沿AB方向,P3=50N沿水平方向;求该力系的合成结果。
解:属平面汇交力系;合力大小和方向:习题2-2.图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。
解:(1)研究AB,受力分析:画力三角形:相似关系:几何关系:约束反力:(2) 研究AB,受力分析:画力三角形:相似关系:几何关系:约束反力:习题2-3.电机重P=5kN放在水平梁AB的中央,梁的A端以铰链固定,B端以撑杆BC支持。
求撑杆BC所受的力。
解:(1)研究整体,受力分析:(2) 画力三角形:(3) 求BC受力习题2-4.简易起重机用钢丝绳吊起重量G=2kN的重物,不计杆件自重、磨擦及滑轮大小,A、B、C三处简化为铰链连接;求杆AB和AC所受的力。
解:(1) 研究铰A,受力分析(AC、AB是二力杆,不计滑轮大小):建立直角坐标Axy,列平衡方程:解平衡方程:AB杆受拉,BC杆受压。
(2) 研究铰A,受力分析(AC、AB是二力杆,不计滑轮大小):建立直角坐标Axy,列平衡方程:解平衡方程:AB杆实际受力方向与假设相反,为受压;BC杆受压。
习题2-5.三铰门式刚架受集中荷载P作用,不计架重;求图示两种情况下支座A、B的约束反力。
解:(1) 研究整体,受力分析(AC是二力杆);画力三角形:求约束反力:(2) 研究整体,受力分析(BC是二力杆);画力三角形:几何关系:求约束反力:习题2-6.四根绳索AC、CB、CE、ED连接如图,其中B、D两端固定在支架上,A端系在重物上,人在E点向下施力P,若P=400N,α=4o,求所能吊起的重量G。
解:(1) 研究铰E,受力分析,画力三角形:由图知:(2) 研究铰C,受力分析,画力三角形:由图知:习题2-7.夹具中所用的两种连杆增力机构如图所示,书籍推力P作用于A点,夹紧平衡时杆AB与水平线的夹角为;求对于工件的夹紧力Q和当α=10o时的增力倍数Q/P。
理论力学课后习题答案1. 第一题题目:一个质点从初始点A沿着一条直线运动到达点A,在此过程中质点受到一个恒定的力A的作用。
求解质点从A 到A的位移A和速度A与时间A的关系。
解答:根据牛顿第二定律A=AA,我们可以得到质点在恒定力作用下的运动方程为 $F = m \\frac{dv}{dt}$。
即:$$F = m \\frac{dx}{dt}$$将方程变形可得:$$dx = \\frac{F}{m} dt$$对上式两边同时积分可得:$$\\int_{x_A}^{x_B} dx = \\frac{1}{m} \\int_0^t F dt$$化简后可得:$$x_B - x_A = \\frac{1}{m} \\int_0^t F dt$$即质点从初始点A移动到达点A时的位移A与时间A的关系为:$$x = x_A + \\frac{1}{m} \\int_0^t F dt$$2. 第二题题目:一个滑块在一个光滑的水平轨道上,质量为A,受到一根拉力为A的绳子的作用。
求解滑块的加速度A。
解答:根据牛顿第二定律A=AA,可以得到滑块的加速度A与拉力A的关系为 $a = \\frac{F}{m}$。
3. 第三题题目:一个质点在一个弹簧的作用下振动,弹簧的劲度系数为A,质量为A。
求解质点的振动周期A。
解答:质点在弹簧的作用下振动,其运动方程为 $m\\frac{d^2x}{dt^2} = -kx$,其中A为质点的位移。
对上式进行变形可得:$$\\frac{d^2x}{dt^2} = -\\frac{k}{m}x$$该微分方程的通解为 $x = A \\sin(\\sqrt{\\frac{k}{m}} t + \\phi)$,其中A为振幅,$\\phi$ 为相位角。
振动周期A可以通过求解动能和势能的平衡关系来得到。
在振动过程中,动能 $K = \\frac{1}{2} m v^2$ 和势能 $U =\\frac{1}{2} k x^2$ 之和保持不变。