材料力学例题
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材料力学求形心位置例题对于一个物体,定位其形心位置是物体力学中的基本问题之一。
形心位置是一个物体整体平衡的位置,也可以被认为是物体质量的重心。
通过求解形心位置,可以帮助我们更好地理解物体的平衡状态和运动性质。
下面我们来看一个求解形心位置的例题。
例题:一个均匀的长方形板有边长为a和b,其质量密度为ρ。
求解板的形心位置。
解答:为了求解板的形心位置,我们需要用到物体的质量和质量元的概念。
质量(m)可以通过物体的质量密度(ρ)和物体体积(V)相乘得到,即m = ρV。
对于一个均匀的长方形板,可以将其看作无数个宽度微小但高度为b的质量元叠加而成。
首先,我们将长方形板沿着宽度(b)方向进行切割,得到宽度为Δx的无数个矩形质量元。
然后,对于每个质量元,我们需要确定其质量(dm)和距离形心位置的距离(x)。
由于板的质量密度为ρ,那么每个矩形质量元的质量(dm)可以表示为dm = ρΔx。
而每个质量元距离形心位置的距离(x)可以表示为x = Δx/2。
然后,我们可以将质量元质量(dm)和距离形心位置的距离(x)相乘,然后将所有的质量元的乘积累加起来得到形心位置的坐标。
形心位置的x坐标可以表示为x_cm = Σ(dm*x) / Σ(dm)。
而形心位置的y坐标则与矩形板的宽度(b)无关,即y_cm = 0。
接下来,我们将上面的表达式代入求解。
解得,形心位置的x坐标为x_cm = (b/2) * (a/3) = ab/6。
因此,长方形板的形心位置为(ab/6, 0)。
通过求解形心位置,我们可以得到长方形板的形心位置坐标。
这个结果说明,在一个均匀的长方形板上,形心位置位于长方形的重心位置,且形心位置的x坐标与长方形的长和宽有关,y坐标为0。
在实际问题中,求解形心位置对于分析物体的平衡和运动至关重要。
对于复杂的物体形状,求解形心位置可能需要更加复杂的数学方法,但其基本原理是相同的。
形心位置的求解是物体力学中的一个基础知识点,对于学习物理学的人来说具有重要意义。
作出图中AB杆的受力图。
A处固定铰支座B处可动铰支座作出图中AB、AC杆及整体的受力图。
B、C光滑面约束A处铰链约束DE柔性约束作图示物系中各物体及整体的受力图。
AB杆:二力杆E处固定端C处铰链约束(1)运动效应:力使物体的机械运动状态发生变化的效应。
(2)变形效应:力使物体的形状发生和尺寸改变的效应。
3、力的三要素:力的大小、方向、作用点。
4、力的表示方法:(1)力是矢量,在图示力时,常用一带箭头的线段来表示力;(注意表明力的方向和力的作用点!)(2)在书写力时,力矢量用加黑的字母或大写字母上打一横线表示,如F、G、F1等等。
5、约束的概念:对物体的运动起限制作用的装置。
6、约束力(约束反力):约束作用于被约束物体上的力。
约束力的方向总是与约束所能限制的运动方向相反。
约束力的作用点,在约束与被约束物体的接处7、主动力:使物体产生运动或运动趋势的力。
作用于被约束物体上的除约束力以外的其它力。
8、柔性约束:如绳索、链条、胶带等。
(1)约束的特点:只能限制物体原柔索伸长方向的运动。
(2)约束反力的特点:约束反力沿柔索的中心线作用,离开被约束物体。
()9、光滑接触面:物体放置在光滑的地面或搁置在光滑的槽体内。
(1)约束的特点:两物体的接触表面上的摩擦力忽略不计,视为光滑接触面约束。
被约束的物体可以沿接触面滑动,但不能沿接触面的公法线方向压入接触面。
(2)约束反力的特点:光滑接触面的约束反力沿接触面的公法线,通过接触点,指向被约束物体。
()10、铰链约束:两个带有圆孔的物体,用光滑的圆柱型销钉相连接。
约束反力的特点:是方向未定的一个力;一般用一对正交的力来表示,指向假定。
()11、固定铰支座(1)约束的构造特点:把中间铰约束中的某一个构件换成支座,并与基础固定在一起,则构成了固定铰支座约束。
(2)约束反力的特点:固定铰支座的约束反力同中间铰的一样,也是方向未定的一个力;用一对正交的力来表示,指向假定。
()12、可动铰支座(1)约束的构造特点把固定铰支座的底部安放若干滚子,并与支撑连接则构成活动铰链支座约束,又称锟轴支座。