静力学—受力分析(完成)
- 格式:doc
- 大小:733.13 KB
- 文档页数:12
学号 班级 姓名 成绩静力学部分 物体受力分析(一)一、填空题1、作用于物体上的力,可沿其作用线移动到刚体内任一点,而不改变力对刚体的作用效果。
2、分析二力构件受力方位的理论依据是二力平衡公理.3、力的平行四边形法则,作用力与反作用力定律对__变形体___和____刚体__均适用,而加减平衡力系公理只是用于__刚体____.4、图示AB 杆自重不计,在五个已知力作用下处于平衡。
则作用于B 点的四个力的合力F R 的大小 =,方向沿F 的反方向__.R F F 5、 如图(a)、(b )、(c )、所示三种情况下,力F 沿其作用线移至D 点,则影响A 、B 处的约束力的是图___(c )_______.第4题图第5题图二、判断题( √ )1、力的可传性只适用于刚体,不适用于变形体。
( × )2、凡是合力都比分力大。
( √ )3、一刚体在两力的作用下保持平衡的充要条件是这两力等值、反向、共线。
2F 3a( × )4、等值、反向、共线的两个力一定是一对平衡力。
( √ )5、二力构件约束反力作用线沿二力点连线,指向相对或背离。
三、改正下列各物体受力图中的错误四、画出图中各物体的受力图,未画出重力的物体重量均不计,所有接触处为光滑接触。
(必须取分离体)F AxF A yF BF AxF A yF(e)BTFAFBAxFA yFC xC yFAFAxAFdAlDD(h )A F A F AxF 'C F 'C Fh i ng sh ee学号 班级 姓名 成绩物体受力分析(二)一、填空题1、柔软绳索约束反力方向沿 绳索方向 , 背离 物体.2、光滑面约束反力方向沿 接触表面的公法线方向 , 指向 物体.3、光滑铰链、中间铰链有 1 个方向无法确定的约束反力,通常简化为方向确定的 2 个反力.4、只受两个力作用而处于平衡的刚体,叫 二力 构件,反力方向沿 两点连线 .二、画出以下指定物体的受力图.yF AxF C F C xF 'C x 'C y F B yF B x A yF AxF BF 'C F C yF C xF 'T F A yF Ax F BFC DyF 'Dy F 'DxF EFF G'F F 'E B x F学号 班级 姓名 成绩平面汇交力系一、填空题1、平面汇交力系是指力作用线_在同一平面内__,且____汇交于______一点的力系。
静力学平衡状态下物体受力的分析与计算在静力学中,平衡是指一个物体处于静止状态或者匀速直线运动状态下,其受力合力为零的状态。
而静力学平衡状态下,物体的受力情况可以通过受力分析和计算来确定。
本文将就静力学平衡状态下物体受力的分析与计算进行探讨。
一、问题引入在物体处于静力学平衡状态下时,其受力情况可以通过作用在物体上的外力以及物体本身的重力来描述。
为了方便分析与计算,我们通常将外力分为水平方向的力和垂直方向的力。
二、受力分析在进行受力分析时,我们首先需要明确物体所受到的所有外力和重力的大小、方向以及作用点位置。
接下来,我们可以将这些受力以矢量的形式表示出来,并进行合力分解。
1. 合力分解对于物体所受到的多个力,我们可以将其分解为水平力和垂直力。
通过合力分解,我们可以得到水平方向上的合力以及垂直方向上的合力。
2. 力的平衡条件在静力学平衡状态下,物体所受的水平力和垂直力的合力都必须为零。
即所有水平方向上的力合力为零,所有垂直方向上的力合力为零。
根据这个原理,我们可以得到静力学平衡的两个基本条件:(1)∑F_horizo ntal = 0:物体受到的所有水平方向的力合力为零。
(2)∑F_vertical = 0:物体受到的所有垂直方向的力合力为零。
三、受力计算一旦我们完成了受力分析,我们就可以进行受力计算,并求解静力学平衡状态下物体所受到的各个力的大小。
1. 力的计算对于物体所受到的各个力,我们可以通过力的计算公式或者力的分解来求解其大小。
2. 力的方向在求解力的大小之后,我们还需要确定力的方向。
根据受力分析的结果,我们可以发现物体所受到的力的方向往往与物体所受到的支撑或者施力对象有关。
3. 力的作用点除了力的大小和方向外,力的作用点也是非常重要的。
力的作用点决定了力矩的大小,是静力学计算的关键。
四、力矩的计算对于物体所受到的力,除了进行合力分解和力的计算外,我们还可以通过力矩的计算来获得更多的受力信息。
静力学力的平衡与受力分析在物理学中,力是物体之间相互作用的结果,是描述物体受到的外界作用的量。
静力学力的平衡与受力分析是力学中的重要概念和方法。
本文将通过对静力学平衡和受力分析的讨论,阐述力的平衡条件以及如何进行受力分析。
静力学平衡的概念使我们能够了解物体在静止状态下所受的力的关系。
在一个封闭的系统中,如果物体保持静止,则该物体的受力和力的矩之和为零。
这可以用以下公式表示:ΣF = 0其中,ΣF表示所有作用在物体上的力的矢量和。
这个方程称为力的平衡条件,它是静力学平衡的基础。
平衡条件的主要应用在于解决各种物体和结构的受力问题。
通过对平衡条件的分析,我们可以确定物体上受力的大小、方向和作用点的位置。
在进行受力分析时,我们首先需要明确物体所处的受力系统。
受力系统包括物体所受的所有外力和内力。
外力是由外界环境对物体施加的力,如重力、摩擦力等。
内力是物体内部不同部分之间相互作用的力,如张力、弹力等。
确定了受力系统后,我们可以使用受力分析方法来计算物体所受力的大小和方向。
下面介绍几种常见的受力分析方法:1. 自由体图法:将物体从整体中分离出来形成自由体,只考虑物体受到的力,不考虑周围物体的作用。
通过绘制自由体图,我们可以清楚地看到物体所受的各个力的大小和方向,从而计算出受力平衡的条件。
2. 悬挂点法:对于悬挂在一定点上的物体,我们可以通过设定悬挂点作为坐标原点,建立力的平衡方程来求解物体所受的力。
通过受力分析,我们可以确定物体所受力的大小、方向和作用点的位置。
3. 斜面分解法:对于放置在斜面上的物体,我们可以将受力分解为平行和垂直于斜面的分力,通过受力分析得到物体所受力的大小和方向。
受力分析在工程学和物理学中有着广泛的应用。
它可以帮助我们解决各种实际问题,如桥梁的结构稳定性分析、机械装置的设计优化等。
除了上述介绍的受力分析方法,还有其他一些分析方法,如向量分解法、平衡方程法等。
不同的问题需要选择合适的受力分析方法,以便得到准确的结果。
一.分解合成的基本模型 1.二力合成2.三力平衡(合力0 F )二.受力分析的基本步骤1.确定研究对象(整体法、隔离法)2.具体受力分析(重力、弹力、摩擦力、其他力)3.检验正误(把受力情况和运动情况作对比)4.建立直角坐标系,列方程、解方程F 1F 2F F 3F 1 F 2题型1.判断合力的范围例1.N F 31=、N F 42=,求合力的范围。
分析:N F N 71≤≤例2.N F 31=、N F 42=,N F 53=,求合力的范围。
分析:N F 120≤≤练习1.N F 31=、N F 42=,N F 123=,求合力的范围。
练习 2.N F 31=,N F 42=,N F 53=,N F 71=,N F 92=,N F 113=,求合力的范围。
练习 3.N F 31=,N F 42=,N F 53=,N F 71=,N F 92=,N F 613=,求合力的范围。
题型2.求最小值和最小夹角例1.已知合力F 的方向水平向右,分力N F 41=,方与水平向右的方向成︒30夹角,求分力2F 的最小值为多少? 分析:如图2F 取最小值时必与合力垂直,N F 2min 2=练习1.已知分力N F 51=的方向水平向右,分力N F 32=,问分力2F 的方向为多少才能使合力与1F 的夹角最大?题型3.整体法隔离法在受力分析中的灵活运用例 1.如图,水平杆是粗糙的,竖直杆是光滑的。
两个质量分别为1m 和2m 的小球穿在杆上,并用细线连在一起。
当两个小球都平衡时,细线与竖直方向的夹角为θ,求: (1)1m 所受支持力为多大? (2)细线中的张力为多大? 分析:(1)整体分析水平杆上小球所受支持力为g m m )(21+F 1Fg m m )(21+1N F2N F fF1m2m(2)以2m 作为研究对象 θcos mgF T =练习1.如图,用力F 拉着两个质量分别为1m 和2m 的滑块向右运动,拉力F 与水平方向的夹角为θ,求:(1)当两个滑块一起向右作匀速直线运动时,求与地面想接触的那个滑块受到的支持力N F 和地面对它的摩擦力f F(2)当两个滑块一起向右作匀加速直线运动且加速度为a 时,求与地面想接触的那个滑块受到的支持力N F 和地面对它的摩擦力f F练习 2.用细线拴住两个小球,如图,两个小球的质量分别为1m 和2m ,现分别给两个小球斜上和斜下两个大小相等,方向相反的力,求两个小球再一次达到平衡时,球与细线所成的样子。
练习3.用细线拴住一根铁链,铁链的总重量为m ,平衡时,细线与水平方向的夹角为θ,求细线中的张力以及铁链最低点的张力。
题型4.复杂受力分析例1.分析每个斜面受到的力的个数 (1)两个滑块处于静止状态(2)A.三个滑块一起向右作匀速直线运动 B.三个滑块一起向右作匀加速直线运动 (墙面和地面都是粗糙的)T F2N Fg m 21m2mFθ1m2mFFθθm1m2mF1m 2m3mF练习1.如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O 点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的。
一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为1m 和2m 的小球,当它们处于平衡状态时,质量为1m 的小球与O 点的连线与水平线的夹角为︒=60α。
两小球的质量比12m m 为多少?练习2.如图所示,置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m 的照相机,三脚架的三根轻质支架等长,与竖直方向均成30︒角,则每根支架中承受的压力大小为多少?练习3.用6块砖搭成一座拱桥,每块砖质量均为m ,所占角度为︒30,求23N F 、34N F题型5.动态平衡问题例 1.如图,一个挡板把一个小球夹在墙上,并逐渐把挡板放平,求挡板和墙壁分别对小球的支持力的大小变化情况。
分析:解题方法有很多种,可以用计算法、极限法、矢量三角形法 结论是,两个支持力都逐渐变小1m2mm练习1.用细线把小球拴在墙上,现逐渐缩短细线的长度,问,小球所受支持力和拉力如何变化?m练习 2.一个挡板把小球挡在斜面上,现逐渐放平挡板直到挡板处于水平方向,问:斜面和挡板对小球的支持力分别如何变化?mβα练习3.如图,逐渐向上拉小球,问:小球在上升过程中,所受支持力、拉力如何变化?Fm练习 4.用力拉着小船向左作匀速直线运动,已知小船所受阻力不发生变化,问:小船所受拉力以及浮力如何变化?Fm练习5.如图,一根细线固定在左边和右边的A、B两点,中间挂一个质量为m的物体,现把固定点B点稍稍下移,问绳内张力如何变化?A Bm题型6.临界问题例1.如图,两根细线拴着一个小球,小球的质量为m ,现给小球一个拉力F ,要使两根细线都处于绷直状态,求拉力的大小范围。
(已知所有的夹角都是︒60)mF︒60 ︒60ABO受力分析练习一、选择题(8×8′=64′)图11.如图1,质量为M 的楔形物块静置在水平地面上,其斜面的倾角为θ.斜面上有一质量为m 的小物块,小物块与斜面之间存在摩擦,用恒力F 沿斜面向上拉小物块,使之匀速上滑.在小物块运动的过程中,楔形物块始终保持静止.地面对楔形物块的支持力为( )A .(M +m )gB .(M +m )g -FC .(M +m )g +F sin θD .(M +m )g -F sin θ图22.如图2所示整个装置静止时,绳与竖直方向的夹角为30°.AB 连线与OB 垂直.若使带电小球A 的电量加倍,带电小球B 重新稳定时绳的拉力为( )A .G cos30°B .G cos60°C .G cos45°D .2G图33.一质量为M 的探空气球在匀速下降,若气球所受浮力F 始终保持不变,气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关,重力加速度为g ,现欲使该气球以同样速率匀速上升,则需从气球吊篮中减少的质量为( )A .2(M -Fg) B .M -2F gC .2M -F gD .0图44.如图4所示,一质量为M的楔形木块放在水平桌面上,它的顶角为90°,两底角为α和β;a、b是两个位于斜面上质量均为m的木块,已知所有接触面都是光滑的.现发现a、b 沿斜面下滑,而楔形木块静止不动,这时楔形木块对水平桌面的压力等于( ) A.Mg+mg B.Mg+2mgC.Mg+mg(sinα+sinβ) D.Mg+mg(cosα+cosβ)图5图65.有一个直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙,OB竖直向下,表面光滑.AO上套有小环P,OB上套有小环Q,两环质量均为m,两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡(如图6所示).现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO杆对P环的支持力F N和摩擦力f的变化情况是( ) A.F N不变,f变大B.F N不变,f变小C.F N变大,f变大D.F N变大,f变小图86.如图8所示,质量m1=10 kg和m2=30 kg的两物体,叠放在动摩擦因数为0.50的粗糙水平地面上,一处于水平位置的轻弹簧,劲度系数为250 N/m,一端固定于墙壁.另一端与质量为m1的物体相连,弹簧处于自然状态,现用一水平推力F作用于质量为m2的物块上,使它缓慢地向墙壁一侧移动,当移动0.40 m时,两物体间开始相对滑动,这时水平推力F的大小为(g取10 m/s2)( )A.100 N B.300 NC.200 N D.250 N图97.如图9所示,物块M 通过与斜面平行的细绳与小物块m 相连.斜面的倾角α可以改变.讨论物块M 对斜面的摩擦力的大小,则有( )A .若物块M 保持静止,则α角越大,摩擦力一定越大B .若物块M 保持静止,则α角越大,摩擦力一定越小C .若物块M 沿斜面下滑,则α角越大,摩擦力越大D .若物块M 沿斜面下滑,则α角越大,摩擦力越小图108.如图10所示,A 、B 是两根竖直立在地上的木桩.轻绳系在两木桩上不等高的P 、Q 两点,C 为光滑的质量不计的滑轮.下面悬挂着重物G ,现保持结点P 的位置不变,当Q 点的位置变化时,轻绳的张力大小的变化情况是( )A .Q 点上下移动时,张力不变B .Q 点向上移动时,张力变大C .Q 点向下移动时,张力变小D .条件不足,无法判断9.(2011·临沂检测)图2甲为杂技表演的安全网示意图,网绳的结构为正方格形,O 、a 、b 、c 、d ……为网绳的结点,安全网水平张紧后,若质量为m 的运动员从高处落下,并恰好落在O 点上,该处下凹至最低点时,网绳dOe ,bOg 均成120°向上的张角,如图乙所示,此时O 点受到的向下的冲击力大小为F ,则这时O 点周围每根网绳承受的力的大小为( )图2A .F B.F2C .F +mg D.F +mg2二、计算题(3×12′=36′)图1110.如图11所示,质量为M的直角三棱柱A放在水平地面上,三棱柱的斜面是光滑的,且斜面倾角为θ.质量为m的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间,A和B都处于静止状态,求地面对三棱柱的支持力和摩擦力各为多少?11.当物体从高空下落时,空气阻力随速度的增大而增大,因此经过一段距离后将匀速下落,这个速度称为此物体下落的终极速度.已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v,且正比于球半径r,即阻力F=krv,k是比例系数.对于常温下的空气,比例系数k=3.4×10-4N·s/m2.已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,取重力加速度g=10 m/s2,试求半径r=0.10 mm的球形雨滴在无风情况下的终极速度v T.(结果取两位有效数字)图1312.一光滑圆环固定在竖直平面内,环上套着两个小球A和B(中央有孔),A、B间由细绳连接着,它们处于如图13中所示位置时恰好都能保持静止状态.此情况下,B球与环中心O 处于同一水平面上,A、B间的细绳呈伸直状态,且与水平线成30°角.已知B球的质量为3 kg,求细绳对B球的拉力和A球的质量.(g取10 m/s2)图913.如图9为曲柄压榨机结构示意图,A处作用一水平力F,OB是竖直线.若杆和活塞重力不计,两杆AO与AB的长度相同;当OB的尺寸为200,A到OB的距离为10时,求货物M在此时所受压力为多少?答案:1-9:D、A、A、A、B、B、D、A、B 10:(M+m)g mg tanθ11:1.2 m/s12:60 N 6 kg13:5F。