理论力学第8章分析解析
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理论力学Ⅰ第 8 版课后习题答案目录:
第一章静力学公理和物体的受力分析
第二章平面力系
第三章空间力系
第四章摩擦
第五章点的运动学
第六章刚体的简单运动
第七章点的合成运动第
八章刚体的平面运动
第九章质点动力学的基本方程
第十章动量定理
第十一章动量矩定理
第十二章动能定理
第十三章达朗贝尔定理
第十四章虚位移定理
第一章
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第二章
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典型习题以下通过例题来演示上述介绍的方法。
[例1]由哈工大1-2(k)改编;如图,各处光滑,不计自重。
1)画出整体,AC(不带销钉C),BC(不带销钉C),销钉C的受力图。
2)画出整体,AC(不带销钉C),BC(带销钉C)。
3)画出整体,AC(带销钉C),BC(不带销钉C)。
[解法提示]:应用三力汇交时从整体到局部或从局部到整体来思考,尽量减少未知力方向,则AC(不带销钉C)可用三力汇交。
BC(不带个数。
1)由整体利用三力汇交确定FA销钉C)也三力汇交。
(a) (b) (c) (d)方向,则AC(不带销钉C)可用三力汇交。
BC(带销钉2)由整体利用三力汇交确定FAC)不能用三力汇交。
具体参考1)方向,BC(不带销钉C)不能用三力汇交。
AC(带销钉3)由整体利用三力汇交确定FAC)不能用三力汇交。
[例2]由何锃1.4.3改编;如图,各处光滑,不计自重。
1)画出整体,AB(不带销钉B),BC(不带销钉B),销钉B的受力图。
2)画出整体,AB(不带销钉B),BC(带销钉B)。
3)画出整体,AB(带销钉B),BC(不带销钉B)。
[解法提示]: 1)由B点的特点,可用三力汇交确定F方向。
A(a) (b) (c) (d) 2),3)当销钉处没有集中力时,带不带销钉都一样,可把销钉处AB和BC间的力当作作用力与反作用力。
注意,当销钉处有集中力时,则不能如此。
[例3] 如图,求静平衡时,AB对圆盘c的作用力方向。
各处不光滑,考虑自重,圆盘c自重为P。
[解法提示]: 1)由E点的特点,可用三力汇交确定为DE方向。
[例4] 何锃1.4.9;如图. 各处光滑,不计自重。
画受力图:构架整体、杆AB、AC、BC(均不包括销钉A、C)、销钉A、销钉C[解法提示]:先对整体用用三力汇交确定地面对销钉C的力方向。
依次由a)~f)作图。
(a) (b)(c)(d)(e) (f)第2章平面力系的简化和平衡一问题问题1:本章注意问题有哪些?1)找出二力轩 2)约束力画正确3)①平面汇交力系:2个方程⇒能且只能求得2个未知量(以下“未知量”用?表示)1n平面力偶系: 1个方程⇒2个? 2n 平面平行力系:2个方程⇒2个? 3n 平面任意力系:3个方程⇒3个? 4n⇒一个系统总的独立方程个数为:⇒+++4321322n n n n 能且只能求得相应数目?②任意力学列方程方法 a) 一矩式b )二矩式 y AB ⊥不(力投影轴)c )三矩式 ABC 不共线③具体对一个问题分析时注意(1)所列方程必须线性无关,局部:方程1;局部 :方程2方程1+方程2=整体方程 是不行的(2)因此尽量选择一个对象列所有的方程,看未知力与方程数差数目再找其他物体列对应方程问题2:如何取研究对象,如何列方程答:㈠、原则:(1)尽量列最少数目的方程 只包含待求未知量(优先) 尽量让每个方程能解出一个未知量 ㈡、解题思路(重要):a)先整体,看能从3个方程中列几个有用方程,把能求出的未知量当作已知,方便以后分析,但不必具体求出其中的未知量的大小,以后须用到某个未知量,再回头求。
第八章 作业解答参考8-1 椭圆规尺AB 由曲柄OC 带动,曲柄以角速度ω0绕O 轴匀速转动,如图所示。
如OC = BC = AC = r ,并取C为基点,求椭圆规尺AB 的平面运动方程。
解:依题意取C 为基点,将规尺AB 的平面运动分解为随基点C 的平移和绕基点C 的定轴转动。
∵ OC = BC = AC = r∴ ∠CBO = ∠COB设 ∠CBO = φ,则:φ= ω0 t因此,规尺AB 的平面运动方程为:000cos sin C C x r t y r t t ωωϕω===,,8-5 如图所示,在筛动机构中,筛子的摆动是由曲柄连杆机构所带动。
已知曲柄OA 的转速 n OA = 40 r /min ,OA= 0.3 m 。
当筛子BC 运动到与点O 在同一水平线上时,∠BAO = 90°,求此瞬时筛子BC 的速度。
解:由题意可知,此机构中的OA 杆作定轴转动、AB 杆作平面运动、筛子BC 作平移运动;以B 点的速度v B 代替筛子BC 的运动速度,当筛子BC 运动到与点O 在同一水平线上时,A 、B 两点的速度分析如右下图所示,其中v B 与CB 间的夹角为30°、与AB 延长线间的夹角为60°,且:()π4πrad/s 303n ω== (逆转) ()()0.4π m/s A OA v OA ω=⋅= 由速度投影定理可得:cos60A B v v =︒∴ ()()0.8π 2.51 m/s cos60A B v v ==≈︒即:当筛子BC 运动到与点O 在同一水平线上时,筛子BC 的运动速度为2.51 m/s ,方向与水平方向成30°夹角指向左上方。
8-11 使砂轮高速转动的装置如图所示,杆O 1O 2 绕O 1 轴转动,转速为n 4,O 2 处用铰链接一半径为r 2 的活动齿轮Ⅱ,杆O 1O 2 转动时轮Ⅱ在半径为r 3 的固定内齿轮上滚动,并使半径为r 1 的轮Ⅰ绕O 1 轴转动。
理论力学8章作业题解8-2 半径为r 的齿轮由曲柄OA 带动,沿半径为R 的固定齿轮滚动。
如曲柄OA 以匀角加速度a 绕O 轴转动,且当运动开始时,角速度00=w ,转角0=j 。
求动齿轮以中心A为基点的平面运动方程。
解:图示,A 轮平面运动的转角为=A j ∠C 3AC 2=j +∠CAC 2由于弧长CC 1=CC 2,故有 ∠CAC 2=r R /j ,所以22/t rr R r r R r R A a j j j j +=+=+=A 轮平面运动方程为ïïîïïíì+=+=+=+=+=22212212)sin()()sin()()cos()(cos )(tr r R t r R r R y t r R r R x A A A a j a j a j8-6两刚体M ,N 用铰C 连结,作平面平行运动。
已知AC=BC=600mm ,在题附图所示位置s mm v s mm v B A /100,/200==,方向如图所示。
试求C 点的速度。
解:由速度投影定理得()()0==BC C BC B v v 。
则v C 必垂直于BC 连线,v C 与AC 连线的夹角为30°。
由()()AC A AC C v v = 即得:s mm v v A C /200== ,方向如题4-6附图示。
解毕。
8-9 图所示为一曲柄机构,曲柄OA 可绕O 轴转动,带动杆AC 在套管B 内滑动,套管B 及与其刚连的BD 杆又可绕通过B 铰而与图示平面垂直的水平轴运动。
已知:OA =BD =300mm ,OB =400mm ,当OA 转至铅直位置时,其角速度ωo =2rad/s ,试求D 点的速度。
C 12Aj C解 (1)平面运动方法: 由题可知:BD AC w w =确定AC 杆平面运动的速度瞬心。
套筒中AC 杆上一点速度沿套筒(为什么?)s rad IAOA IA v A AC /72.00=´==w w , s mm BD BD v AC BD D /216=´=´=w w D 点加速度如何分析?关键求AC 杆角加速度(=BD 杆角速度) 基点法,分析AC 杆上在套筒内的点(B’):(1) tA B n A B A B a a a a ¢¢¢++=r r r r大小:× ∠ ∠ × 方位:× ∠ ∠ ∠ 再利用合成运动方法:动点:套筒内AC 杆上的点B’,动系:套筒。