力法计算题1(方案).doc

结构力学力法习题答案结构力学力法习题答案结构力学是一门研究物体在受力作用下的变形和破坏规律的学科。

在学习结构力学的过程中，习题是必不可少的一部分。

通过解答习题，我们可以更好地理解和应用力学原理，提高解决实际问题的能力。

下面，我将为大家提供一些结构力学力法习题的详细解答，希望对大家的学习有所帮助。

习题一：一根悬臂梁的长度为L，截面为矩形，宽度为b，高度为h，材料的弹性模量为E。

在悬臂梁的自重和外力作用下，求悬臂梁的最大弯矩和最大挠度。

解答：首先，我们需要根据悬臂梁的几何形状和受力情况，绘制出受力图。

在这个问题中，悬臂梁受到自重和外力的作用，自重作用在悬臂梁的重心处，外力作用在悬臂梁的端点处。

根据受力图，我们可以得到悬臂梁在端点处的反力和弯矩分布。

接下来，我们可以根据结构力学的基本原理，利用力平衡和力矩平衡的方程，求解出悬臂梁的最大弯矩和最大挠度。

在这个问题中，我们可以利用弯矩-曲率关系，得到最大弯矩的表达式。

然后，我们可以利用悬臂梁的边界条件，求解出最大挠度的表达式。

习题二：一根悬臂梁的长度为L，截面为圆形，直径为d，材料的弹性模量为E。

在悬臂梁的自重和外力作用下，求悬臂梁的最大弯矩和最大挠度。

解答：与习题一类似，我们需要绘制出悬臂梁的受力图，根据受力图求解出悬臂梁的最大弯矩和最大挠度。

在这个问题中，悬臂梁的截面为圆形，因此我们需要利用圆形截面的惯性矩和弯矩-曲率关系，求解出最大弯矩的表达式。

习题三：一根梁的长度为L，截面为矩形，宽度为b，高度为h，材料的弹性模量为E。

梁的两端固定，受到均布载荷q的作用，求梁的最大弯矩和最大挠度。

解答：在这个问题中，梁的两端固定，因此我们需要考虑边界条件对梁的受力和变形的影响。

首先，我们需要绘制出梁的受力图，根据受力图求解出梁的最大弯矩。

然后，我们可以利用梁的边界条件，求解出最大挠度的表达式。

通过以上三个习题的解答，我们可以看到，在结构力学的学习中，我们需要灵活运用力学原理，结合具体的问题，综合考虑几何形状、材料性质和边界条件等因素，才能得到准确的解答。

变力做功一、微元求和法变力始终与速度在同一直线上或成某一固定角度时，可把曲线运动或往复运动的路线拉直考虑，在各小段位移上将变力转化为恒力用W Fs =cos θ计算功，而且变力所做功应等于变力在各小段所做功之和，化曲为直的思想在物理学研究中有很重要的应用，研究平抛运动和单摆的运动时，都用到了这种思想。

1. 如图所示，某人用力F 转动半径为R 的转盘，力F 的大小不变，但方向始终与过力的作用点的转盘的切线一致，则转动转盘一周该力做多少功。

答案：W=F2πR解析：在转动转盘一周过程中，力F 的方向时刻变化，但每一瞬时力F 总是与该瞬时的速度同向（切线方向），即F 在每瞬时与转盘转过的极小位移∆∆∆s s s 123、、……∆s n 都与当时的F 方向同向，因而在转动一周过程中，力F 做的功应等于在各极小位移段所做功的代数和，即：W F s F s F s F s F s s s s F Rn n =++++=++++=()()∆∆∆∆∆∆∆∆1231232……·π2. 如图所示，一个人推磨，其推磨杆的力的大小始终为F ，与磨杆始终垂直，作用点到轴心的距离为r ，磨盘绕轴缓慢转动．则在转动一周的过程中推力F 做的功为( )A ．0B ．2πrFC ．2FrD ．－2πrF 答案：B解析：磨盘转动一周，力的作用点的位移为03. 【典型例题】将放在地上的木板绕其一端沿地面转动角α，求摩擦力所做的功.已知木板长度为L ，质量为M ，木板与地面间的摩擦因数为μ. 答案：αμMgL 214. 在水平面上，有一弯曲的槽道AB ，由半径分别为和R 的两个半圆构成．如图所示，现用大小恒为F 的拉力将一光滑小球从A 点拉至B 点，若拉力F 的方向时时刻刻均与小球运动方向一致，则此过程中拉力所做的功为( )A ．零B ．FRC ．3πFR /2D ．2πFR 答案：C解析：本题中小球受的拉力F 在整个过程中大小不变、方向时刻变化，是变力．但是，如果把圆周分成无数微小的段，每一小段可近似看成直线，拉力F 在每一小段上方向不变，每一小段上可用恒力做功的公式计算，然后将各段累加起来．设每一小段的长度分别为l1、l2、l3…ln，拉力在每一段上做的功W1＝Fl1，W2＝Fl2…Wn＝Fln ，拉力在整个过程中所做的功W ＝W1＋W2＋…＋Wn ＝F(l1＋l2＋…＋ln)＝F(π•R2＋πR)＝32πFR.5. 如图所示，一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的O 点，另一端系一小球．给小球一足够大的初速度，使小球在斜面上做圆周运动．在此过程中( ) A ．斜面对小球的支持力做功 B ．重力对小球不做功C ．绳的张力对小球不做功D ．在任何一段时间内，小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少量 答案：C解析：斜面的支持力、绳的张力总是与小球的运动方向垂直，故不做功，A 错，C 对；摩擦力总与速度方向相反，做负功；小球在重力方向上有位移，因而做功，B 错；小球动能的变化量等于合外力做的功，即重力与摩擦力做功的和，D 错6. [多选](2018·安庆模拟)如图所示，摆球质量为m ，悬线长度为L ，把悬线拉到水平位置后放手。

经过力的计算习题---力的计算是力学领域中的重要概念。

通过计算力，我们可以了解物体所受到的外力大小以及其对物体运动的影响。

在接下来的题中，我们将通过一些实际情境来练力的计算。

题一某人正在推一辆质量为1000千克的小汽车，使其匀速行驶。

已知小汽车的摩擦系数为0.2，地面的摩擦系数为0.8。

求小汽车所受到的推力大小。

解答：根据牛顿第二定律，物体所受合力等于物体的质量乘以加速度。

在这个情境中，小汽车保持匀速运动，所以加速度为0。

因此，小汽车所受合力为0。

推力大小等于摩擦力，尽量减小摩擦力可以使人更容易推动汽车。

题二一个行李箱放在斜坡上，斜坡的角度为30度。

已知行李箱的质量为20千克，斜坡上的摩擦系数为0.5。

求行李箱在斜坡上所受到的重力分力和摩擦力的大小。

解答：首先，我们需要求出行李箱在斜坡上的重力分力。

重力分力的大小可以通过将重力乘以斜坡的正弦值来计算。

重力分力大小 = 重力大小 ×正弦(30度)重力大小 = 质量 ×重力加速度 = 20千克 × 9.8米/秒^2将这些值带入公式中，我们就可以计算出重力分力。

接下来，我们需要计算行李箱在斜坡上的摩擦力。

摩擦力的大小可以通过将重力分力乘以斜坡的摩擦系数来计算。

摩擦力大小 = 重力分力大小 ×斜坡摩擦系数将之前计算得到的重力分力大小和摩擦系数带入公式中，我们可以得到行李箱在斜坡上所受到的摩擦力。

题三一辆公交车正在以10米/秒的速度匀速行驶。

已知公交车的质量为5000千克，空气对公交车的阻力为1000牛。

求公交车在路面上受到的推力大小。

解答：根据牛顿第二定律，物体所受合力等于物体的质量乘以加速度。

在这个情境中，公交车保持匀速运动，所以加速度为0。

因此，公交车所受合力为0。

推力大小等于阻力大小加上空气阻力，以克服阻力保持匀速运动。

---通过以上习题的实际情境练习，我们可以更好地理解力的计算方法以及其在物体运动中的作用。

1、作如图所示多跨梁各段的受力图。

本题考核的知识点是物体的受力分析方法。

解：作ＡＢ段的受力图如图(a)，作ＢＣ段的受力图如图(b)取梁ＢＣ为研究对象。

受主动力1F 作用。

Ｃ处是可动铰支座，它的反力是垂直于支承面的C F ，指向假设垂直支承面向上；Ｂ处为铰链约束，它的约束力可用两个互相垂直的分力Bx F 、By F 表示，指向假设如图。

取梁ＡＢ为研究对象。

Ａ处是固定铰支座，它的反力可用Ax F 、Ay F 表示，指向假设如图；Ｄ处是可动铰支座，它的反力是垂直于支承面的D F ，指向假设向上；Ｂ处为铰链约束，它的约束力是BxF '、By F '，与作用在梁ＢＣ上的Bx F 、By F 是作用力与反作用力的关系，其指向不能再任意假定。

2、桥墩所受的力如图所示，求力系向Ｏ点简化的结果，并求合力作用点的位置。

已知kN F P 2740=，kN G 5280=，kN F Q 140=，kN F T 193=，m kN m ⋅=5125。

本题考核的知识点是平面一般力系的平衡方程和解题方法。

本题是一个平面一般力系向向Ｏ点简化的问题。

解：坐标系如图kN R X 333)140(193-=-+-=' kN R Y8020)2740(5280-=-+-=' 主矢kN R R R YX 9.802622='+'=' 方向1.243338020tan =--=''=XYR R α 主矩m kN M O ⋅=+⨯+⨯=106765125211937.10140注意：①主矢R '由力系中各力的矢量和确定，所以，主矢与简化中心的位置无关。

对于给定的力系，选取不同的简化中心，所得主矢相同。

②主矩由力系中各力对简化中心的矩的代数和确定，简化中心的位置不同，各点对其的矩不同，所以，主矩一般与简化中心的位置有关。

3、如图所示，简支梁中点受力P F 作用，已知kN F P 20=，求支座Ａ和Ｂ的反力。