华南理工大学理论力学第一章
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参考答案:D5.(单选题) 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,则斜面的倾角应为()。
(A)0º(B)30º(C)45º(D)60º参考答案:B6.(单选题) 力的可传性原理()。
7.(单选题) 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都平衡参考答案:A8.(单选题) 三力平衡定理是()。
1.(单选题) 如图所示,带有不平行的两条矩形导槽的三角形平板上作用一个力偶M,在槽内各有一个固连于地面、可沿槽滑动的销钉E和H,不计摩擦,则()。
(A)平板保持平衡状态(B)在力偶矩较小时,平板才能平衡(C)平板不可能保持平衡(D)条件不够,无法判断平衡与否参考答案:C2.(单选题) 如图所示,均质杆AB的重为P,D处用绳索悬挂,A端与光滑墙壁接触,现在B端作用一水平力F,则杆AB()。
(A)在力P 很大时才能平衡(B)当力P 大于零时就能平衡(C)当力P为任何值时都能平衡(D)力P为任何值时都不能平衡参考答案:D3.(单选题) 如图所示,带有不平行的两个导槽的矩形平板上作用一力偶,今在槽内插入两个固连于地面的销钉,若不计摩擦,则()。
(A)板必保持平衡状态(B)板不可能保持平衡状态(C)在矩M较小时,板可保持平衡(D)条件不够,无法判断板平衡与否参考答案:B4.(单选题) 均质杆AB长为L,重为P,用一绳索悬吊于光滑槽内,则杆在A、B处受到的约束力的关系为()。
(A)(B)(C)(D)5.(单选题) 已知杆AB和CD的自重不计,且在C处光滑接触,若作用在AB杆上的力偶的矩为m1,则欲使系统保持平衡,作用在CD杆上的力偶的矩m2的转向如图示,其矩值应为()。
(A)m2 = m1 (B)m2 = 4 m1 / 3 (C)m2 = 2 m1 (D)m2 = m1 / 2参考答案:A6.(单选题) 如图结构由O1A、O2B、CD和EF四根杆铰接而成。
静力学基础静力学是研究物体平衡一般规律的科学。
这里所研究的平衡是指物体在某一惯性参考系下处于静止状态。
物体的静止状态是物体运动的特殊形式。
根据牛顿定律可知,物体运动状态的变化取决于作用在物体上的力。
那么在什么条件下物体可以保持平衡,是一个值得研究并有广泛应用背景的课题,这也是静力学的主要研究内容。
本章包括物体的受力分析、力系的简化、刚体平衡的基本概念和基本理论。
这些内容不仅是研究物体平衡条件的重要基础,也是研究动力学问题的基础知识。
一、力学模型在实际问题中,力学的研究对象(物体)往往是十分复杂的,因此在研究问题时,需要抓住那些带有本质性的主要因素,而略去影响不大的次要因素,引入一些理想化的模型来代替实际的物体,这个理想化的模型就是力学模型。
理论力学中的力学模型有质点、质点系、刚体和刚体系。
质点:具有质量而其几何尺寸可忽略不计的物体。
质点系:由若干个质点组成的系统。
刚体:是一种特殊的质点系,该质点系中任意两点间的距离保持不变。
刚体系:由若干个刚体组成的系统。
对于同一个研究对象,由于研究问题的侧重点不同,其力学模型也会有所不同。
例如:在研究太空飞行器的力学问题的过程中,当分析飞行器的运行轨道问题时,可以把飞行器用质点模型来代替;当研分析飞行器在空间轨道上的对接问题时,就必须考虑飞行器的几何尺寸和方位等因素,可以把飞行器用刚体模型来代替。
当研究飞行器的姿态控制时,由于飞行器由多个部件组成,不仅要考虑它们的几何尺寸,还要考虑各部件间的相对运动,因此飞行器的力学模型就是质点系、刚体系或质点系与刚体系的组合体。
二、基本定义力是物体间相互的机械作用,从物体的运动状态和物体的形状上看,力对物体的作用效应可分为下面两种。
外效应:力使物体的运动状态发生改变。
内效应:力使物体的形状发生变化(变形)。
对于刚体来说,力的作用效应不涉及内效应。
刚体上某个力的作用,可能使刚体的运动状态发生变化,也可能引起刚体上其它力的变化。
第一章 基本概念及基本原理[习题1-1] 支座受力F ,已知kN F 10=,方向如图所示, 求力沿y x ,轴及沿'',y x 轴分解的结果,并求力F 在各轴上的投影.解:(1)F 沿y x ,轴分解的结果把F 沿y x ,轴分解成两个分力,如图所示. →→→→=⨯==i i i F F x 66.8866.01030cos 0)(kN →→→→=⨯==j j j F F y 55.01030sin 0)(kN (2)F 沿'',y x 轴分解的结果把F 沿'',y x 轴分解成两个分力,如图所示. 由图可知,力三角形是等腰三角形.故:→→→==''10'i i F F x )(kN→→→-=⨯-=''018.575cos 102'j j F y )(kN (3) F 在y x ,轴上的投影)(66.8866.01030cos 0kN F F x =⨯==)(55.01030sin 0kN F F y =⨯== (4) F 在'',y x 轴上的投影)(66.8866.01030cos 0'kN F F x =⨯==)(59.275cos 1075cos 00'kN F F y -=-=-=[习题1-2] 已知N F 1001=,N F 502=,N F 603=N F 804=,各力方向如图所示,试分别求各力在x 轴y 轴上的投影. 解:)(6.86866.010030cos 011N F F x =⨯==)(505.010030sin 011N F F y =⨯==)(305350cos 222N F F x =⨯==α力沿x,y 轴的分解图力沿x ’,y ’轴的分解图力沿x ’,y ’轴的投影图xF yFy 'x F ')(405450sin 222N F F y -=⨯-=-=α 0060cos 333=⨯==αF F x)(60160sin 333N F F y =⨯==α)(57.56135cos 80cos 0444N F F x -===α)(57.56135sin 80sin 0444N F F y ===α[习题1-3] 计算图中321,,F F F 三个力分别在z y x ,,轴上的投影.已知kN F 21=,kN F 12= , kN F 33=. 解:)(2.16.025311kN F F x -=⨯-=⨯-= )(6.18.025411kN F F y =⨯=⨯=01=z F)(424.05345sin 1cos sin 02222kN F F x =⨯⨯==θγ )(566.05445sin 1sin sin 02222kN F F y=⨯⨯==θγ)(707.045cos 1cos 0222kN F F z =⨯==γ03=x F03=y F)(333kN F F z ==[习题1-4] 已知kN F T 10=,求T F 分别在z y x ,,轴上的投影. 解:(591.75353510sin 22222F F T Txy =+++⨯==γ)(51.6355591.7cos 22kN F F Txy Tx =+⨯==θ题1-2图)3,)0,)(91.3353591.7sin 22kN F F Txy Ty =+⨯==θ)(51.6535510cos 222kN F F T Tz -=++⨯-=-=γ[习题1-5] 力F 沿正六面体的对角线AB 作用,kN F 100=,求F 在ON 上的投影. 解:如图所示,F 在AC 线上的投影为:)(345.88400300400400400100cos 22222kN CAB F F F OB AC =+++⨯===5.0400200tan ==NOD 057.265.0arctan ==NOD 00043.1857.2645=-=BONF 在ON 线上的投影为:)(811.8343.18cos 345.88cos 0kN BON F F O B O N ===[习题1-6] 已知N F 10=,其作用线通过A(4,2,0),B(1,4,3)两点,如图所示.试求力F 在沿CB 的T 轴上的投影. 解: 61.313)42()14(22==-+-=AD69.413361.322==+=AB 2361.322=-=DGF 在AD 上的投影为:M)(697.769.461.310cos N BAD F F AD =⨯== )(40.669.4310sin N BAD F F z =⨯==)(264.461.32697.7cos N ADG F F AD y =⨯==)(396.661.33697.7sin N ADG F F AD x =⨯==F 在T 轴上的投影为:)(251.75340.654264.4cos cos kN ECB F BCD F F z y T =⨯+⨯=+= [习题1-7] 图中圆轮在力F 和矩为M 的力偶作用下保持平衡,这是否说明一个力可与一个力偶平衡? 解:图中圆轮在力F 和矩为M 的力偶作用下保持平衡,这不能说明一个力可与一个力偶平衡.因为轮子的圆心处 有支座,该支座反力R 与F 构成一力偶,力偶矩),(F R M 与M 等值,共面,反向,故圆轮保持平衡.[习题1-8] 试求图示的力F 对A 点之矩,已知m r 2.01=m r 5.02=,N F 300=.010012030cos 60sin )30sin (60cos )(r F r r F F M A ⋅+--=)(15232.023300)5.02.05.0(5.0300)(m N F M A ⋅-=⨯⨯⨯+⨯-⨯-= [习题1-9] 试求图示绳子张力T F 对A 点及对B 点的矩.已知kN F T 10=,m l 2=,m R 5.0=,030=α.解:)(530sin 10sin 0kN F F T Tx ===α)(66.830cos 10cos 0kN F F T Ty ===α )(732.1866.0260sin 0m l OC =⨯==)(15.0260cos 0m l AC =⨯==)()()(Ty A Tx A T A F M F M F M +=)30cos 5.01(66.8)30sin 5.0732.1(500+⨯+-⨯-=)(5m kN ⋅=)()()(Ty B Tx B T B F M F M F M +=)30cos 5.01(66.8)30sin 5.0732.1(500-⨯--⨯-=)(320.12m kN ⋅-=[习题1-10] 已矩正六面体的边长为c b a ,,,沿AC 作用一力F ,试求力F 对O 点的矩矢量表达式. 解:zy xF F F c bak j iF M →→→=)(0式中,2222222222cos cos c b a Fa b a a c b a b a F F F x ++-=+⋅+++⋅-=⋅-=θγ2222222222sin cos cb a Fb ba b cb a b a F F F y ++-=+⋅+++⋅-=⋅-=θγ222222sin cb a Fc cb ac F F F z ++=++⋅==γ故cb ac b ak j i c b a FF M --++=→→→2220)(cc bak j i c b a F200222→→→++=baj ic c b a F→→⋅++=2222)(2222→→-++=j a i b c b a cF[习题1-11] 钢绳AB 中的张力kN F T 10=.写出该张力T F 对O 点的矩的矢量表达式.解:2)21()01(22=-+-=BC2318)04()12()10(222==-+-+-=ABzy xF F F k j iF M 42)(0→→→=式中,)(357.22123210cos cos kN F F T Tx =⋅⋅=⋅=θγ )(357.22123210sin cos kN F F T Ty -=⋅⋅-=⋅-=θγ)(428.923410sin kN F F T Tz -=⋅-=-=γ故428.9357.2357.2420)(0--=→→→k j i F M 357.2357.24428.9357.22---=→→→→jiki)(357.24)357.2428.9(2→→→→--⨯---=j i k i →→→-+-=k j i 714.4428.9428.9[习题1-12] 已知力→→→→+-=k j i F 32,其作用点的位置矢→→→→++=k j i r A 423,求力F 对位置矢为→→→→++=k j i r B 的一点B 的矩(力以N 计,长度m 以计).A解:→→→→→⨯-=⨯=F r r F r F M B A AB B )()(式中,→→→→++=k j i r A 423,→→→→++=k j i r B ,=-→→)(B A r r →→→++k j i 312 →→→→+-=k j i F 32故, =)(F M B ⨯++→→→)312(k j i )32(→→→+-k j i=-=→→→132312k j i=--→→→240312k j i 23522---→→→→k k j i 5222---=→→→k j i)425(2→→→+---=k j i→→→-+=k j i 8410 )(m N ⋅[习题1-13] 工人启闭闸门时,为了省力,常常用一根杆子插入手轮中,并在杆的一端C 施加力,以转动手轮.设手轮直径m AB 6.0=,AC 轩长m l 2.1=,在C 端用N F C 100=的力能将闸门开启,若不借用杆子而直接在手轮A,B 施加力偶),('F F ,问F 至少应多大才能开启闸门? 解:支座O 反力O R 与C F 构成一力偶),(0C F R 若要闸门能打开,则),('F F 与),(0C F R 必须 等效,即它们的力偶矩相等:)3.02.1(1006.0-⨯=⨯F )(150N F =[习题1-14] 作下列指定物体的示力图.物体重量,除图上已注明者外,均略去不计.假设接触处都是光滑的.。
理论力学(静力学)第一篇静力学第一章绪论1.(单选题) 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)在研究物体机械运动时,物体的变形对所研究问题没有影响,或影响甚微,此时物体可视为刚体。
(D)在任何情况下,任意两点的距离保持不变的物体为刚体。
答题: A. B. C. D. (已提交)参考答案:C问题解析:2.(单选题) 平衡是指()。
(A)物体相对任何参考体静止不动。
(B)物体相对任何参考体匀速直线运动。
(C)物体只相对地球作匀速直线运动。
(D)物体相对地球静止不动或作匀速直线运动。
答题: A. B. C. D. (已提交)参考答案:D问题解析:3.(单选题) 一个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答题: A. B. C. D. (已提交)参考答案:B问题解析:4.(单选题) 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)适用于任何物体答题: A. B. C. D. (已提交)参考答案:D问题解析:5.(单选题) 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,则斜面的倾角应为()。
(A)0º(B)30º(C)45º(D)60º答题: A. B. C. D. (已提交)参考答案:B问题解析:6.(单选题) 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答题: A. B. C. D. (已提交)参考答案:A问题解析:7.(单选题) 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都平衡答题: A. B. C. D. (已提交)参考答案:A问题解析:8.(单选题) 三力平衡定理是()。
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 机械运动 的规律2.平衡是指 (相对于地球)静止或作匀速直线运动 . 3.力是物体之间 相互的机械 作用,这种作用使物体的 运动 或 形状 发生改变。
4.刚体是受力作用而 不变形 的物体。
5.刚体受到两个力作用而平衡的充分必要条件是 此两力等值、反向、共线 。
6.对刚体而言,力的三要素是大小、方向、作用线。
7.对刚体而言,力是 物体位移 矢量。
第二章 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 力多边形自行封闭 。
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 几何法 和 解析法 。
4.一个力F在某轴上的分力是 量、投影是 量。
5.力偶使刚体转动的效果与 矩心位置 无关,完全由 力偶矩 决定。
6.力偶可在作用平面内任意 移动 ,也可向平行平面 移动 。
三、计算题1.不计杆重,求图示结构中AB 、AC 两杆所受的力。
CAB第三章 平面任意力系一、填空题1.平面任意力系平衡的充要条件为:该力系的主矢 和 主矩 同时为零。
2.平面平行力系独立的平衡方程有 3 个,可解 3 个未知量的问题。
3.作用在刚体上A 点的力,F可以等效平移到刚体上任意点B ,但必须附加一个力偶,此附加力偶的矩等于 。
4.平面任意力系向一点简化,需要将力系中的各力 简化 到作用面内选定的一点上,该点称为 简化中心 。
三、计算题1.求图示简支梁A 、B 处的约束力。
)(2/7,)(2/9),(4↓=↑=→=qa qa qa FFFBAyAX第四章 空间力系一、填空题1.空间力偶系的独立平衡方程有 3 个。
2.在空间任意力系的简化结果中,当主矢主矩互相 定位时,称为力螺旋。
3.空间任意力系平衡的充分必要条件是:该力系的主矢和主矩分别为零。
4.空间任意力系有 3 个独立的平衡方程。
三、计算题1.如图所示,沿长方体正面的对角线作用一个力F,求此力在三个坐标轴投影及对三个坐标轴之矩。
大一理论力学第一章知识点大一理论力学是大学物理系一门基础课程,旨在培养学生对力学的基本概念、原理和方法的理解和运用能力。
本文将为您介绍大一理论力学第一章的主要知识点,包括质点、力与质点的运动、坐标系、速度和加速度等内容。
1. 质点质点是物理学中研究的一个理想化模型,假设物体的大小和形状可以忽略不计,只关注其质量。
质点的运动状态由其位置和速度来描述。
2. 力与质点的运动力是描述物体运动状态变化的原因,是物体间相互作用的结果。
牛顿第二定律描述了力与质点运动之间的关系:一个物体的加速度与作用在它上面的力成正比,与物体的质量成反比。
即F=ma,其中F为力,m为质量,a为加速度。
3. 坐标系坐标系是用于描述物理量及其变化的空间框架。
常用的坐标系有直角坐标系、柱坐标系和球坐标系。
直角坐标系由三个相互垂直的坐标轴构成,用来描述物体的位置。
4. 速度速度是描述物体移动快慢和方向的物理量,定义为单位时间内通过的距离。
平均速度为总位移与总时间的比值,瞬时速度为瞬时位移与瞬时时间的比值。
5. 加速度加速度是描述物体运动状态变化快慢和方向的物理量,定义为单位时间内速度变化的量。
平均加速度为速度变化量与总时间的比值,瞬时加速度为速度变化量与瞬时时间的比值。
以上是大一理论力学第一章的主要知识点介绍。
通过对质点、力与质点的运动、坐标系、速度和加速度等内容的学习,可以为后续学习物理学的相关内容打下良好的基础,为理解和解决实际问题提供有力支持。
希望本文能帮助您更好地理解大一理论力学第一章的知识点,为接下来的学习提供帮助。