工程力学第二章 汇交力系
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《工程力学》王亚双主编电子教案第二章 平面汇交力系【课题】第一节 平面汇交力系合成平衡的几何法【课时】【教学目标】1、掌握二汇交力合成的三角形法则2、掌握多个汇交力合成的力的多边形法则3、平面汇交力系平衡的几何条件【教学重点】多个汇交力合成的力的多边形法则【教学难点】平面汇交力系平衡的几何条件【教学方法】问题导向,任务驱动【教学过程】第一课时一、复习导入二、新授内容(一)平面汇交力系的几个概念1、平面力系:当力系中各力的作用线处于同一个平面内,称该力系为平面力系。
2、平面汇交力系:指各力的作用线都在同一平面内且汇交于一点的力系。
(二)讨论汇交力系的合成与平衡问题的方法:1、几何法:几何画图的方法。
2、解析法:建立坐标系,在坐标系里用矢量投影研究问题。
(三)平面汇交力系合成的几何法1、二汇交力合成的三角形法则(1)在刚体上点A 作用两个力F1和F2,由平行四边形公理可知,这两个力可以合成一个力F R ,记FR=F1+F2。
(对角线即为它们的合力F R )此时由这两个力构成的三角形均称为力三角形。
(二汇交力合成的三角形法则)2、多个汇交力合成的力的多边形法则【总结】平面汇交力系可简化为一合力,其合力的大小与方向等于各力的矢量和(几何和),合力的作用线通过汇交点。
设平面汇交力系包含n 个力,以F R 表示它们的合力矢,则有:F R = F1+F2+F3+F4+...+Fn = ∑Fi n i=1 即 F R = ∑Fi如力系中各力的作用线都沿同一直线,则称此力系为共线力系。
3、平面汇交力系平衡的几何条件(1)平面汇交力系平衡的必要和充分条件是:该力系的合力等于零。
用矢量式表示,即 ∑Fi = 0 (平衡情形下,力多边形中最后一力的尾与第一力的首重合,称此时的力多边为封闭的力多边形)接在铅垂墙上,AC = BC ,角度如图,不计各构件自重,在B处作用一铅垂力F = 10 KN ,求CD杆受力与铰支座A处的约束力。
第二章 汇交力系习 题2.1 在刚体的A 点作用有四个平面汇交力。
其中F 1=2kN ,F 2=3kN ,F 3=lkN , F 4=2.5kN ,方向如题2.1图所示。
用解析法求该力系的合成结果。
题2.1图解 00001423cos30cos45cos60cos45 1.29Rx F X F F F F KN ==+--=∑00001423sin30cos45sin60cos45 2.54Ry F Y F F F F KN ==-+-=∑222.85R Rx Ry F F F KN =+=0(,)tan63.07Ry R RxF F X arc F ∠==2.2 题2.2图所示固定环受三条绳的作用,已知F 1=1kN ,F 2=2kN ,F 3=l.5kN 。
求该力系的合成结果。
F 1F 23解:2.2图示可简化为如右图所示023cos60 2.75Rx F X F F KN ==+=∑ 013sin600.3Ry F Y F F KN ==-=-∑222.77R Rx Ry F F F KN =+=0(,)tan6.2Ry R RxF F X arc F ∠==-2.3 力系如题2.3图所示。
已知:F 1=100N ,F 2=50N ,F 3=50N ,求力系的合力。
32F 1解:2.3图示可简化为如右图所示080arctan5360BAC θ∠=== 32cos 80Rx F X F F KN θ==-=∑ 12sin 140Ry F Y F F KN θ==+=∑22161.25R Rx Ry F F F KN =+=0(,)tan60.25Ry R RxF F X arc F ∠==2.4 球重为W =100N ,悬挂于绳上,并与光滑墙相接触,如题2.4 图所示。
已知30α=o ,试求绳所受的拉力及墙所受的压力。
题2.4图WOF 推解:2.4图示可简化为如右图所示sin 0X FF α=-=∑拉推cos W 0Y Fα=-=∑拉115.47N 57.74N F F ∴==拉推,∴墙所受的压力F=57.74N2.5 均质杆AB 重为W 、长为 l ,两端置于相互垂直的两光滑斜面上,如题2.5图所示。