哈尔滨工业大学理论力学课后习题答案
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第1章 静力学公理和物体的受力分析1-1 画出下列各图中物体A ,ABC 或构件AB ,AC 的受力图。
未画重力的各物体的自重不计,所有接触处均为光滑接触。
2F(a)(a1)(b) (b1)2N F 3N(c) (c1)Ax(d) (d1)B(e) (e1)Bq(f) (f1)(g)1F 2(h)(h1)Ax(i)(i1)(j)(j1)F(k) (k1)BA F FF ′ (l) (l2) (l3)图1-11-2画出下列每个标注字符的物体的受力图。
题图中未画重力的各物体的自重不计,所有接触处均为光滑接触。
22N(a1)2AxFAx(a2)3N(b)(b1)N3′(b2) (b3)1N2AxF(c)(c1)1N2N2Ax(c2)(c3)(d) (d1)CDy(d2)(d3)CxBxByF By′(e) (e1)(e2) (e3)ByBxAx(f) (f1)AxBx F′(f2)(f3)FB(g) (g1)BCx′F(g3)(h)(h1)FFAxC(i) (i1) (i2)F(i3)(i4)AyFFFCy (j) (j1)(j2) 2TFDx3TEyFCyEx′(j3) (j4) (j5)BBDECyF(k)(k1)BBCx (k2) (k3) DEA1F(l) (l1) (l2)A C E(l3) (l4)或CDxFEyFEy(l2)’(l3)’ (l4)’F′(m)(m1)EADFH2FAD′(m2) (m3)BN(n)q3N(n2)G(o)(o1)BADB(o2) (o3) (o4)图1-2第2章 平面汇交力系与平面力偶系2-1 铆接薄板在孔心A ,B 和C 处受3个力作用,如图2-1a 所示。
N 1001=F ,沿铅直方向;N 503=F ,沿水平方向,并通过点A ;N 502=F ,力的作用线也通过点A ,尺寸如图。
求此力系的合力。
(a)(b)图2-1解 (1) 几何法作力多边形abcd ,其封闭边ad 即确定了合力F R 的大小和方向。
5-1 图示曲线规尺的各杆, 长为OA =AB =200 mm ,CD = DE = AC = AE = 50mm 。
如杆 OA 以等角速度 rad/s 5πω=绕 O 轴转动,并且当运动开始时,杆 OA 水平向右,求尺上点 D 的运动方程和轨迹。
解:如图所示 ∠AOB =ωt ,则点 D 坐标为cos D x OA t ω=⋅sin 2sin D y OA t AC t ωω=⋅−⋅代入已知数据,得到点 D 的运动方程为200cos 5D x t π=× 200sin250sin 55100sin 5D y t t tπππ=×−××=×把以上两式消去 t 得点 D 轨迹方程22221200100x y += 即,D 点轨迹为中心在(0, 0),长半轴为0.2 m ,短半轴为0.1 m 的椭圆。
6-4 机构如图所示,假定杆AB 以匀速v 运动,开始时0ϕ=。
求当4πϕ=时,摇杆OC 的角速度和角加速度。
解:依题意,在0ϕ=时,A 在D 处。
由几何关系得tan vt l ϕ=杆OC 的运动方程为arctanvt lϕ= 角速度222vll v tωϕ==+& 角加速度322222()v lt l v t αϕ==+&&当4πϕ=时,vt l =。
将vt l =代入上二式得 2v lω=222v lα=另解:几何关系 tan vtlϕ=两边对t 求导,可得 2sec v l ϕϕ=& 即 2cos v l ϕϕ=& ;再求导,得 2cos sin v l ϕϕϕϕ=−⋅&&& ,将4πϕ=时,vt l=代入上二式得2vlωϕ==& 222v lαϕ==&&6-5 如图所示,曲柄 CB 以等角速度0ω绕轴 C 转动,其转动方程为0t ϕω=。
滑块 B 带动摇杆 OA 绕轴 O 转动。
.----------------------------------------理论力学(第七版)课后题答案 哈工大.高等教育出版社 -------------------------------- 第1章 静力学公理和物体的受力分析1-1 画出下列各图中物体 A ,ABC 或构件 AB ,AC 的受力图。
未画重力的各物体的自重不计,所有接触处均为光滑接触。
F N1A PF N 2(a) (a1)F TA PF N(b)(b1)AF N1P BF N 3F N 2(c) (c1)F TBF AyP 1P 2AF Ax(d) (d1)F AF BFAB(e)(e1)qFF Ay F BF AxA B(f) (f1)FBC F CAF A(g) (g1)F Ay FCCA F Ax BP1 P2(h) (h1)BFCF CF AxDAF Ay(i) (i1)(j) (j1)BF B FCPF AyF AxA(k) (k1)F CAF AB 2 F AC CA2 F ABBF ACF BAA P (l) (l1)(l2)(l3)图 1-11-2 画出下列每个标注字符的物体的受力图。
题图中未画重力的各物体的自重不计,所 有接触处均为光滑接触。
F N 2C2 F P 2(a1) F N1N(a)BF N1BC F N 2F NP 2P1P1F AyF Ay F AxF AxAA(a2) (a3)F N1AP1F N3B P 2F N 2(b) (b1)2 F NF N3F N1ABP 2P1F N F N 2(b2)(b3)F AyF AxA C D F N2BP 2P 1F N1(c)(c1)F AyF TAF AxD2 F F N2TBP 1F N1P 2(c2)(c3)F AyF BqBAF AxCDF C(d)(d1)F DyF AyF BqqD2 FDxBAF AxCF Dx D 2 FDyF C(d2) (d3)F Ay2 FBxqBF AyF AxqAB 2F ByF AxF CxC F CyP F BxAB PF Cx (e1)CF ByF Cy(e)(e2)(e3)F 1CF 2F AyF ByABF AxF Bx(f)(f1)F Cx2 FCxCCF 1F CyF 2 F 2F AyCyF ByAF BxF Ax B(f2)(f3)F BF AyCBAF AxP(g)(g1)2 F CyF T2 FCxCF AyF BF TDCF AxBAF Cx P (g2)(g3)DF 1F CyF B2 F 2F BBCF CxBF Ay AF Ax(h)(h1)(h2)A F AxF AyF CyF CxC2 A F EF CyF F OyCDF OxF Cx 2EOB(i)(i1)(i2)A A2 F Ax2 FE2 F AyFEC D F ByF ByF OyF BxF OxF BxOBB (i3)(i4)F AyDE F CxF TA F AxF ByC CHF By F Cy BPF BxF BxB(j)(j1)(j2)F Ay F Dy 22 F Ey2 F CF Cx 2 E F AxT 2 D F T 22FExF ExA D F Dx 2E F DxF T3F T12FCyF DyF Ey(j3)(j4)(j5)EFF BCED2 BF Cx⎝2 2 F DEF Cy(k)(k1)F BF FC BF Cx⎝EC F Cy90︒ ⎝FDED DF AyF AyAAF AxF Ax(k2) (k3)F B2 FBF 1F DBBDCAF AF C(l)(l1)(l2)F 22 DF DF 1F 2DBAC EE F EF AF C F E(l3)(l4)或2 2 F DyF2F 1F F Dy F 2F 1B 2 DF DxF DxBBD D F ExA C E C E F ExF CF EyF AF CF Ey(l2)’(l3)’(l4)’2 F ADAF CyF CxCF 1B(m)(m1)F ADDF ADHEF 2A DF EF HF AD 2(m2)(m3)F N AAF kF N BF OyF OxBO(n) (n1)F N1B Dq2 F BF N 2F N3(n2)FB D FF C F EF AF G GCEA(o)(o1)FBB DFDF BF E F FF C F D2 FEA F AF B 2CD(o2)(o3) (o4) 图 1-2第2章 平面汇交力系与平面力偶系2-1 铆接薄板在孔心 A ,B 和 C 处受 3个力作用,如图 2-1a 所示。
理论力学(I)第六版哈尔滨工业大学理论力学教研室第二章 平面汇交力系与平面力偶系2-1铆接薄板在孔心A 、B 和C 处受三力作用,如题2-1图(a )所示。
F 1=100N ,沿铅直方向;F 3=50N ,沿水平方向,并通过点A ;F 2=50N ,力的作用线也通过点A ,尺寸如题2-1图(a)所示。
求此力系的合力。
解法一 几何法。
应用力的多边形法,将力F 1、F 2和F 3首尾相接后,再从F 1的起点至F 3的终点连一直线,此封闭边便是三力的合力F R ,如题2-1图(b )所示。
根据预先选好的比例尺,利用直尺和量角器便可确定合力F R 的大小和方向。
解法二 解析法。
合力的矢量表达式为∑∑+=+=j F i F j F i F F y x Ry Rx R即合力R F 在x 轴和y 轴上的投影,分别等于力系各力在同一坐标轴上投影的代数和,所以有:N N F F F F xx x Rx 805080606050022321=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯+=++= N N F F F F yy y Rx 14008060805010022321=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯+=++= 所以,合力的大小为:N N F F F Ry Rx R2.161140802222=+=+=合力F R 与x 轴的夹角为:︒===24.602.16180arccos cosR Rx F F acr α 2-3物体重P=20kN ,用绳子挂在支架的滑轮B 上,绳子的另一端接在铰车D 上,如题2-3图(a )所示。
转动铰车,物体便能升起。
设滑轮的大小、AB 与CB 杆自重及磨擦略去不计,A 、B 、C 三处均为铰链连接。
当物体处于平衡状态时,试求拉杆AB 和支杆CB 处受的力。
解:这是一个平面汇交力系的平衡问题。
选取滑轮B 为研究对象,并作B 点的受力图,如题2-3图(b )所示。
由平衡方程∑∑==0,0y xF F,有:030sin 30cos =︒-︒+-T F F BC BA (1) 030cos 30sin =-︒-︒P T F BC (2)因忽略了滑轮B 的磨擦,所以P=T ,将P 、T 的数值代入(2)式,得KN F BC 64.74=将T 和F BC 的数值代入(1)式,得:kN F BA64.54=所以拉杆AB 和CB 分别受拉力54.64kN 和压力74.64kN 。