工程力学静力学(5)

⼯程⼒学考试试题1《⼯程⼒学》考试试题1静⼒学部分⼀、基本概念（名词）1、约束和约束（反）⼒2、⼒的平移定理和⼒的可传性原理3、⼒偶4、合⼒矩定理⼆、填空1、静⼒学五⼤公理1〉、_____________2〉、__________________3〉、刚化公理4〉、__________________5〉、__________________________。

2、物体受到的⼒包括______和__________两类。

3、⼒偶的三要素是指___________，__________和______________。

4、约束反⼒总是在约束与______的接触处，其⽅向与约束反限制的___________相反。

5、常见的约束可归纳为如下四种基本类型：1〉、___________2〉、光滑接触⾯约束；3〉、______________4〉、_______________。

光滑⾯约束的约束反⼒的⽅向为过接触点处的_______，指向物体的_______。

6、平⾯⼀般⼒系向平⾯内⼀点简化为⼀个⼒R’和⼀个⼒偶M。

,这个⼒称原⼒系的_____，这个⼒偶称为原⼒系对简化中点O 的_______。

平⾯⼀般⼒系平衡的充要条件为_____________________________。

7、写出平⾯汇交⼒系平衡⽅程：_______________________________.平⾯⼒偶系的平平衡⽅程：_____________________________ 8、如果所研究的平衡问题的未知量的数⽬________对应平衡⽅程数⽬，则所有未知量可由_____________全部求出，这类问题称_____问题。

9、由若⼲个物体通过约束按⼀定⽅式边接⽽成的系统称为________。

10、单位长度上所受的⼒称分布⼒在该处的________。

三、判断下列哪些为静定和静不定问题1〉、2〉、3〉、4〉、四、作为物体的受⼒分析1、画出如图所⽰三铰拱整体和两半拱的受⼒图2、画出下图中球的受⼒图3作梁AB的受⼒图4、如图⽰组合梁，分析副梁CB、主梁AC的受⼒，画受⼒图。

工程力学中的静力学平衡方程工程力学是一门研究物体力学特性及其相互作用的学科，其中静力学是力学的基础。

在工程力学中，通过分析物体在平衡状态下所受到的力的平衡关系，可以推导出静力学平衡方程，进而解决工程力学中的各种问题。

一、引言静力学是力学中的一个重要分支，它主要研究物体在静止状态下的力学特性。

静力学中的平衡状态是指物体受到的力平衡，不会发生任何运动的状态。

而要确定一个物体是否处于平衡状态，就需要利用静力学平衡方程进行分析。

二、静力学平衡方程的定义静力学平衡方程是指在一个平面内，物体受到的作用力与约束力之间的关系式。

它是根据牛顿第一定律提出的，即物体在静止状态下受力平衡。

三、力的分类在工程力学中，力可以分为两个方向：竖直方向和水平方向。

竖直方向的力称为垂直力，水平方向的力称为水平力。

在处理问题时，我们需要将所有的力分解为水平力和垂直力。

四、力的合成与分解根据向量概念，我们可以通过合成和分解来处理力的问题。

合成是指将多个力合成为一个力，分解是指将一个力分解为多个力。

在分析物体受力情况时，我们可以将力进行合成与分解，从而得到更简单的问题进行求解。

五、静力学平衡方程的应用静力学平衡方程可以应用于各种各样的工程力学问题中，例如静止物体的平衡问题、斜面的稳定问题、悬挂物体的平衡问题等等。

通过建立静力学平衡方程，我们可以推导出相关的方程，进而解决实际工程中的问题。

六、实例解析为了更好地理解静力学平衡方程的应用，我们以一个实例进行解析。

假设有一根水平悬挂的杆上挂有一个重物，请问该杆的受力情况如何？为了解决这个问题，我们可以先建立杆在平衡状态下的静力学平衡方程，然后利用该方程求解出杆的受力情况。

七、结论静力学平衡方程在工程力学中起到至关重要的作用。

通过建立和求解静力学平衡方程，我们可以分析物体在平衡状态下的受力情况，解决各种各样的工程力学问题。

只有深入理解和掌握静力学平衡方程的原理和应用，才能在实际工程中取得良好的效果。

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：1-5解：1-6解：1-7解：1-8解：第二章习题参考答案2-1解：由解析法，23cos 80RX F X P P N θ==+=∑ 故：22161.2R RX RY F F F N =+=2-2解：即求此力系的合力，沿OB 建立x 坐标，由解析法，有故：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：联立上二式，解得：0.577AB F W=（拉力） 1.155AC F W =（压力）（b ）由平衡方程有：联立上二式，解得：1.064AB F W=（拉力） 0.364AC F W =（压力）（c ）由平衡方程有：联立上二式，解得：0.5AB F W =(拉力)0.866AC F W =（压力）（d ）由平衡方程有：联立上二式，解得：0.577AB F W =(拉力)0.577AC F W =(拉力)2-4解：（a ）受力分析如图所示：由0x =∑224cos 45042RA F P ⋅-=+由0Y =∑222sin 45042RA RB F F P ⋅+-=+(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：5RA F KN =（压力）5RB F KN =（与X 轴正向夹150度）2-6解：受力如图所示：已知，1R F G =，2AC F G =由0x =∑cos 0AC r F F α-=由0Y =∑sin 0AC N F F W α+-=2-7解：受力分析如图所示，取左半部分为研究对象由0x =∑cos 45cos 450RA CB P F F --=联立后，解得：0.707RA F P =由二力平衡定理0.707RB CB CB F F F P '===2-8解：杆AB ，AC 均为二力杆，取A 点平衡由0x =∑cos 60cos300AC AB F F W ⋅--=联立上二式，解得：7.32AB F KN =-（受压）27.3AC F KN =（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0x =∑sin cos 0DB T W αα-=（2）取B 点列平衡方程由0Y =∑sin cos 0BD T T αα'-=2-10解：取B 为研究对象：由0Y =∑sin 0BC F P α-=取C 为研究对象： 由0x =∑cos sin sin 0BC DC CE F F F ααα'--=由0Y =∑sin cos cos 0BC DC CE F F F ααα--+=联立上二式，且有BC BC F F '=解得：取E 为研究对象： 由0Y =∑cos 0NH CE F F α'-=CE CE F F '=故有：2-11解：取A 点平衡： 联立后可得：2cos 75AD AB PF F ==取D 点平衡，取如图坐标系：由对称性及AD AD F F '=2-12解：整体受力交于O 点，列O 点平衡由0x =∑cos cos300RA DC F F P α+-=联立上二式得：2.92RA F KN = 1.33DC F KN =（压力）列C 点平衡联立上二式得：1.67AC F KN =（拉力） 1.0BC F KN =-（压力）2-13解：（1）取DEH 部分，对H 点列平衡 联立方程后解得：5RD F Q =（2）取ABCE 部分，对C 点列平衡且RE RE F F '= 联立上面各式得：22RA F Q =（3）取BCE 部分。

工程力学静力学课后习题答案工程力学静力学课后习题答案引言：工程力学是一门研究物体受力和运动的学科，静力学是其中的一个重要分支。

通过学习静力学，我们可以了解物体在静止状态下受力的规律，掌握解决工程实际问题的方法和技巧。

本文将针对工程力学静力学课后习题进行解答，帮助读者更好地掌握相关知识。

一、力的平衡1. 一个物体受到两个力的作用，一个力为30N，方向为东，另一个力为40N，方向为南。

求合力的大小和方向。

解答：根据力的平衡条件，合力为0。

设合力的大小为F，方向为θ。

根据三角函数的定义，可以得到以下方程：30cosθ = 40sinθ解方程可得，θ ≈ 53.13°，F ≈ 50N。

因此，合力的大小为50N，方向为东南。

2. 一个物体质量为20kg，受到一个斜向上的力F，使其保持静止。

已知斜向上的力与水平方向的夹角为30°，求F的大小。

解答：根据力的平衡条件，物体受到的合力为0。

设F的大小为F，根据三角函数的定义，可以得到以下方程：Fsin30° = 20 * 9.8解方程可得，F ≈ 196N。

因此，F的大小为196N。

二、支持反力1. 一个物体质量为50kg，放在一个水平面上，受到一个向上的力F，使其保持静止。

已知F与水平面的夹角为60°，求支持反力的大小。

解答：根据力的平衡条件，物体受到的合力为0。

设支持反力的大小为N，根据三角函数的定义，可以得到以下方程：Nsin60° = 50 * 9.8解方程可得，N ≈ 490N。

因此，支持反力的大小为490N。

2. 一个物体质量为30kg，放在一个斜面上，斜面与水平面的夹角为30°。

已知物体沿斜面下滑的加速度为2m/s²，求斜面对物体的支持反力的大小。

解答：根据牛顿第二定律，物体所受合力等于质量乘以加速度。

设斜面对物体的支持反力的大小为N，根据三角函数的定义，可以得到以下方程：Nsin30° - 30 * 9.8 * cos30° = 30 * 2解方程可得，N ≈ 147.1N。

eBook工程力学（静力学与材料力学）习题详细解答（教师用书）(第5章)范钦珊 唐静静2006-12-18第5章轴向拉伸与压缩5－1试用截面法计算图示杆件各段的轴力，并画轴力图。

解：(a)题(b)题(c)题(d)题习题5－1图F NxF N(kN)x-3F Nx A5－2 图示之等截面直杆由钢杆ABC 与铜杆CD 在C 处粘接而成。

直杆各部分的直径均为d ＝36 mm ，受力如图所示。

若不考虑杆的自重，试求AC 段和AD 段杆的轴向变形量AC l Δ和AD l Δ解：()()N N 22ssππ44BCAB BC AB ACF l F l l d dE E Δ=+33321501020001001030004294720010π36.××+××=×=××mm ()3N 232c100102500429475286mm π10510π364..CDCD AD AC F l l l d E ΔΔ×××=+=+=×××5－3 长度l ＝1.2 m 、横截面面积为1.10×l0－3 m 2的铝制圆筒放置在固定的刚性块上；-10F N x习题5－2图刚性板固定刚性板A E mkN习题5－4解图直径d ＝15.0mm 的钢杆BC 悬挂在铝筒顶端的刚性板上；铝制圆筒的轴线与钢杆的轴线重合。

若在钢杆的C 端施加轴向拉力F P ，且已知钢和铝的弹性模量分别为E s ＝200GPa ，E a ＝70GPa ；轴向载荷F P ＝60kN ，试求钢杆C 端向下移动的距离。

解： a a P A E l F u u ABB A −=−（其中u A = 0）∴ 935.0101010.11070102.1106063333=×××××××=−B u mm钢杆C 端的位移为33P 32s s601021100935450mm π20010154...BC C B F l u u E A ×××=+=+=×××5－4 螺旋压紧装置如图所示。

静力学工程实例分析例1屋架如图a 所示。

A 处为固定铰链支座，B 处为滚动支座，搁在光滑的水平面上。

已知屋架自重P 在屋架的AC 边上承受了垂直于它的均匀分布的风力，单位长度上承受的力为q 。

试画出屋架的受力图。

解:(1)取屋架为研究对象，除去约束并画出其简图。

(2)画主动力。

有屋架的重力P 和均布的风力q 。

(3)画约束反力。

因A 处为固定铰文，其约束反力通过铰链中心A ，但方向不能确定，可用两个大小未知的正交分力Ax F 和Ay F 表示。

B 处为滚动支座，约束反力垂直向上，用NB F 表示。

屋架的受力图如图b 所示。

例2图a 所示的平面构架，由杆AB 、DE 及DB 铰接而成。

A 为滚动支座，E 为固定铰链。

钢绳一端拴在K 处，另一端绕过定滑轮I 和动滑轮II 后拴在销钉B 上。

物重为P ，各杆及滑轮的自重不计。

(1)试分别画出各杆、各滑轮、销钉B 以及整个系统的受力图;(2)画出销钉B 与滑轮I 一起的受力图;(3)画出杆AB 、滑轮I 、II 、钢绳和重物作为一个系统时的受力图。

解:(1)取杆BD 为研究对象(B 处为没有销钉的孔)。

由于杆BD 为二力杆，故在铰链中心D 、B 处分别受DB F 、BD F 两力的作用，其中BD F 为销钉给孔B 的约束反力，其受力图如图b 所示。

(2)取杆AB 为研究对象(B 处仍为没有销钉的孔)。

A 处受有滚动支座的约束反力A F 的作用;C 为铰链约束，其约束反力可用两个正交分力Cx F 、Cy F 表示；B 处受有销钉给孔B 的约束反力，亦可用两个正交分力Bx F 、By F 表示，方向暂先假设如图。

杆AB 的受力图如图1-23c 所示。

(3)取杆DE 为研究对象。

其上共有D 、K 、C 、E 四处受力，D 处受二力杆给它的约束反力'DB F ('DB F =-DB F );K处受钢绳的拉力KF ，铰链C 受到反作用力'CxF 与'CyF ('Cx F =-CxF ，'CyF =-Cy F );E 为固定铰链，其约束反力可用两个正交分力Ex F 与Ey F 表示。

习题5-1图习题5-2图习题5-3图第二篇 弹性静力学第5章 静力学基本原理与方法应用于弹性体5－1 平衡微分方程中的正负号由哪些因素所确定？简支梁受力及Ox 坐标取向如图所示。

试分析下列平衡微分方程中哪一个是正确的。

（A ）)(d d Qx q xF =；Q d d F x M=；（B ）)(d d Qx q xF -=，Qd d F x M-=； （C ）)(d d Qx q xF -=，Qd d F x M=；（D ）)(d d Qx q xF =，Qd d F x M-=。

正确答案是 B 。

5－2 对于图示承受均布载荷q 的简支梁，其弯矩图凸凹性与哪些因素相关？试判断下列四种答案中哪几种是正确的。

正确答案是 b 、c 、d 。

5－3 已知梁的剪力图以及a 、e 截面上的弯矩M a 和M e ，如图所示。

为确定b 、d 二截面上的弯矩M b 、M d ，现有下列四种答案，试分析哪一种是正确的。

（A ）)(Q F b a a b A M M -+=，)(Q F d e e d A M M -+=； （B ）)(Q F b a a b A M M --=，)(Q F d e e d A M M --=； （C ）)(Q F b a a b A M M -+=，)(Q F d e e d A M M --=； （D ）)(Q F b a a b A M M --=，)(Q F d e e d A M M -+=。

上述各式中)(Q F b a A -为截面a 、b 之间剪力图的面积，以此类推。

正确答案是 B 。

5－4 应用平衡微分方程，试画出图示各梁的剪力图和弯矩图，并确定 m a x Q ||F 、maxM。

解：（a ）0=∑A M ，l MF B 2R =（↑）0=∑y F ，lM F A2R -=（↓）F R AF R BF R BABABCDCEF R AF R B F R Al MF 2||m a x Q =， M M 2||max =（b ）0=∑A M022R 2=⋅+⋅+⋅--l F l ql lql ql BqlF B41R =（↑）=∑y F ，ql F A 41R -=（↓）2R 4141ql l ql l F M B C =⋅=⋅=（＋）2ql M A =ql F 45||max Q =, 2max ||ql M =（c ）0=∑y F ，ql F A =R （↑）0=∑A M ，2ql M A =0=∑D M ，022=-⋅-⋅+D M lql l ql ql223ql M D=ql F =max Q ||, 2max 23||qlM =（d ）0=∑B M 0232R =⋅-⋅⋅-⋅l ql ll q l F Aq lF A 45R =（↑）0=∑y F ，qlF B 43R =（↑）0=∑B M ，22l q M B= 0=∑D M ，23225ql M D=ql F 45||max Q =, 2max 3225||ql M =（e ）0=∑y F ，F R C = 0 0=∑C M ，0223=+⋅+⋅-C M lql l ql2ql M C =0=∑B M ，221ql M B ==∑y F ，ql F B =Qql F =max Q ||, 2max ||ql M =M ACF R ABABACF R BF R AF R CBAF R AF R CM CCABC习题5-6图（f）0=∑AM，qlF C21R=（↑）=∑y F，qlF A21R-=（↓）=∑y F，021Q=-+-BFqlqlqlF B21Q==∑DM，042221=+⋅-⋅DMllqlql，8D, 8EqlF21||maxQ=,2max81||qlM=5－5其剪力图如图所示。

第五章习题5-1 重为W=100N，与水平面间的摩擦因数f=0.3，（a）问当水平力P=10N时，物体受多大的摩擦力，（b）当P=30N时，物体受多大的摩擦力？（c）当P=50N时，物体受多大的摩擦力？5-2 判断下列图中两物体能否平衡?并问这两个物体所受的摩擦力的大小和方向。

已知：（a）物体重Ｗ=1000N，拉力P=200N，f=0.3；（b）物体重Ｗ=200N，拉力P=500N，f=0.3。

5-3 重为Ｗ的物体放在倾角为α的斜面上，物体与斜面间的摩擦角为ρ，且α＞ρ。

如在物体上作用一力Ｑ，此力与斜面平行。

试求能使物体保持平衡的力Qde 最大值和最小值。

5-4 在轴上作用一力偶，其力偶矩为m=-1000N.m，有一半径为r=25cm的制动轮装在轴上，制动轮与制动块间的摩擦因数f=0.25。

试问制动时，制动块对制动轮的压力N至少应为多大？5-5 两物块Ａ和Ｂ重叠放在粗糙的水平面上，在上面的物块Ａ的顶上作用一斜向的力Ｐ。

已知：Ａ重1000N，B重2000N，A与B之间的摩擦因数f1=0.5，B与地面之间的摩擦因数f2=0.2。

问当P=600N时，是物块A相对物块B运动呢？还是Ａ、Ｂ物块一起相对地面Ｃ运动？5-6 一夹板锤重500N，靠两滚轮与锤杆间的摩擦力提起。

已知摩擦因数f=0.4，试问当锤匀速上升时，每边应加正应力（或法向反力）为若干？5-7 尖劈顶重装置如图所示，重块与尖劈间的摩擦因数f（其他有滚珠处表示光滑）。

求：（1）顶住重物所需Ｑ之值（Ｐ、α已知）；（２）使重物不向上滑动所需Ｑ。

注：在地质上按板块理论，太平洋板块向亚洲大陆斜插下去，在计算太平洋板块所需的力时，可取图示模型。

解：取整体∑Fy =0 FNA-P=0∴FNA=P当F＜Q1时锲块A向右运动，图（b）力三角形如图（d）当F＞Q2时锲块A向左运动，图（c）力三角形如图（e）5-8 图示为轧机的两个压辊，其直径均为d=50cm，两棍间的间隙a=0.5cm，两轧辊转动方向相反，如图上箭头所示。

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)(c)(d)(e)A(a)(b) A(c)A(d)(e)(c)(a)(b)解：1-3 试画出以下各题中AB 梁的受力图。

解：(e)BB(a)B(b)(c)F B(a)(c)F (b)(d)(e)(a)F(b)WA(c)（a ） 拱ABCD ；(b) 半拱AB AB ；(e) 方板ABCD ；（f ） 节点B.解: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。

(d)D(e)F Bx(a)(b)(c)(d)(e)W(f)(a)D(b) CB(c)BF D (d) F C(e)B (f)F F BC解：(a ）(b)(c ）(d)(c)(d)ATFBAFCAACD(e)(e ）2-2 杆AC 、BC 在C 处铰接，另一端均与墙面铰接，如图所示,F 1和F 2作用在销钉C 上，F 1=445 N ，F 2=535 N ，不计杆重,试求两杆所受的力。

解：（1） 取节点C 为研究对象，画受力图，注意AC 、BC 都为二力杆，(2) 列平衡方程:12140 sin 600530 cos6005207 164 o y AC o x BC AC AC BC F F F F F F F F F N F N=⨯+-==⨯--=∴==∑∑ AC 与BC 两杆均受拉。

2-6 如图所示结构由两弯杆ABC 和DE 构成。

构件重量不计，图中的长度单位为cm 。

已知F =200 N ，试求支座A 和E 的约束力。

BF 1F解：（1) 取DE 为研究对象,DE 为二力杆；F D = F E(2) 取ABC 为研究对象，受力分析并画受力图；画封闭的力三角形:'15166.7 23A D E F F F F N ===⨯= 3—1 已知梁AB 上作用一力偶，力偶矩为M ，梁长为l ，梁重不计。