工程力学练习
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工程力学练习册第2版答案工程力学是研究物体在外力作用下的运动规律和内部应力分布的科学。
本练习册旨在帮助学生更好地理解和掌握工程力学的基本概念、原理和计算方法。
以下是《工程力学练习册第2版》的部分习题及答案。
习题一:静力学基础1. 某物体受到三个共点力的作用,分别为F1=200N,F2=300N,F3=100N。
若F1和F2的夹角为120°,求这三个力的合力大小。
答案:首先,根据矢量合成法则,我们可以使用余弦定理计算合力的大小: \[ F_{合} = \sqrt{F1^2 + F2^2 + 2 \cdot F1 \cdot F2 \cdot\cos(120°)} \]\[ F_{合} = \sqrt{200^2 + 300^2 + 2 \cdot 200 \cdot 300\cdot (-0.5)} \]\[ F_{合} = \sqrt{40000 + 90000 - 60000} \]\[ F_{合} = \sqrt{70000} \approx 264.58N \]2. 一个物体在水平面上,受到一个斜向上的拉力F=150N,与水平方向夹角为30°。
求物体受到的支持力和摩擦力的大小。
答案:将拉力分解为水平和垂直分量:\[ F_{水平} = F \cdot \cos(30°) = 150 \cdot 0.866 \approx 129.9N \]\[ F_{垂直} = F \cdot \sin(30°) = 150 \cdot 0.5 = 75N \] 物体在水平面上,支持力等于垂直向上的力,即:\[ N = F_{垂直} = 75N \]摩擦力的大小由水平力决定:\[ f = \mu \cdot N \]其中μ为摩擦系数,由于题目未给出,我们无法计算具体数值。
习题二:材料力学1. 一根直径为d=20mm,长度为L=2m的圆杆,在一端受到一个拉力P=10kN。
工程力学练习册第一章静力学基础1-1 画出下列各图中物体A,构件AB,BC或ABC的受力图,未标重力的物体的重量不计,所有接触处均为光滑接触。
(a)(b)2 第一章静力学基础(c)(d)(e)(f)(g)1-2 试画出图示各题中AC杆(带销钉)和BC杆的受力图(a)(b)(c)(a)4 第一章静力学基础1-3 画出图中指定物体的受力图。
所有摩擦均不计,各物自重除图中已画出的外均不计。
(a)(b)(c)(d)6 第一章静力学基础(e)(f)(g)8 第二章平面力系第二章 平面力系 9第二章 平面力系2-1 电动机重P=5000N ,放在水平梁AC 的中央,如图所示。
梁的A 端以铰链固定,另一端以撑杆BC 支持,撑杆与水平梁的夹角为30 0。
如忽略撑杆与梁的重量,求绞支座A 、B 处的约束反力。
题2-1图∑∑=︒+︒==︒-︒=PF F FF F F B A yA B x 30sin 30sin ,0030cos 30cos ,0解得: N P F F B A 5000===2-2 物体重P=20kN ,用绳子挂在支架的滑轮B 上,绳子的另一端接在绞车D 上,如10 第二章 平面力系图所示。
转动绞车,物体便能升起。
设滑轮的大小及轴承的摩擦略去不计,杆重不计,A 、B 、C 三处均为铰链连接。
当物体处于平衡状态时,求拉杆AB 和支杆BC 所受的力。
题2-2图∑∑=-︒-︒-==︒-︒--=030cos 30sin ,0030sin 30cos ,0P P F FP F F F BC yBC AB x解得: PF P F AB BC 732.2732.3=-=2-3 如图所示,输电线ACB 架在两电线杆之间,形成一下垂线,下垂距离CD =f =1m ,两电线杆间距离AB =40m 。
电线ACB 段重P=400N ,可近视认为沿AB 直线均匀分布,求电线的中点和两端的拉力。
题2-3图以AC 段电线为研究对象,三力汇交NF N F F F FF F F C A GA yC A x 200020110/1tan sin ,0,cos ,0=======∑∑解得:ααα2-4 图示为一拔桩装置。
《工程力学》第1-4章练习卷一、填空题1、力使物体的发生改变,或使物体发生。
2、机械运动指物体在的相对位置随而变化。
3、物体的平衡状态指物体相对于参考系统处于或运动状态。
4、力对物体的作用效果取决于力的、和力的作用点“三要素”。
5、若力R对某刚体的作用效果与一个力系对该刚体的作用效果相同,则称R为该力系的,力系中的每个力都是R的。
6、只受两个力作用并处于的物体称,当构件呈状时则称为。
7、力是矢量,具有和,矢量的长度(按一定比例)表示力的,箭头的指向表示力的,线段的起点或绺表示力的通过作用点沿着力的方向引出的直线称为力的。
8、物体所受的力分为主动力两类,重力属,约束反力属于。
9、作用在物体上的称为力系。
如果力系中的都在内,且则称为平面汇交力系,人们常采用几何法研究平面汇交力系的、两类问题。
10平面汇交力系平衡的必要和充分条件是,平衡的几何条件是,平衡的解析方程是、。
11、力矩的平衡条件是:各力对转动中心O点的的等于零,即等于零,用公式表示∑M o(F)= 。
12、和是力学中的两个基本力学量。
13、力偶的三要素是、、。
14、力偶的两面三刀个特点是、。
15平面力偶的合成结果是,平面力偶系平衡条件是。
16、作用地物体上和各力其作用线分布在内,既,又的力纯利润称平面任意力系。
二、判断题1、凡是静止的物体都是牌平衡状态的。
()2、力是物体运动状态发生变化的效应称为内效应。
()3、作用于刚体上力可移至刚体的任一点,而不改变此力对刚体的效应。
()4、合力一定大于分力。
()5、共线力系合力的大小等于各力代数和的绝对值。
()6、力偶矩三要素相同的两个力偶互为等效力偶。
()7、当X、Y轴垂直时,力在轴上的分力和力在轴上的投影是相同的。
()8、力既能对物体产生移动效应,又能对物体产生转动效应。
()9、力偶矩的大小和方向与所取矩心位置无关,它对作用平面内任意一点的矩恒等于力偶矩。
()10、平面力系在平面内任意一坐标思上投影的代数和为零,则该为系平衡。
《工程力学》练习题第一章绪论1. 强度是指构件在外力作用下抵抗_破坏_的能力,刚度是指构件在外力作用下抵抗_变形_的能力,稳定性是指构件在外力作用下保持_平衡_的能力。
2. 静力学研究的对象是刚体,刚体可以看成是由质点系组成的不变形固体。
材料力学研究的对象是变形固体。
(√)3. 变形固体四种基本变形,即拉压变形、剪切与挤压变形、扭转变形及弯曲变形。
(√)4. 在材料力学对变形固体假设中,最小条件假设是指在外力的作用下,变形固体所产生的变形较小,在强度校核计算中采用初始状态的尺寸进行计算。
(√)5. 材料力学对变形固体的假设中,同向异性假设是指变形固体在不同方位显示出的力学性能的差异性。
但在实际中仍然按各向同性计算。
(√)第二章静力学的基本概念和受力分析1. 刚体是指在力的的作用下,大小和形状不变的物体。
2. 力使物体产生的两种效应是___内_____效应和_ _外___效应。
3、力是矢量,其三要要素是(大小)、方向及作用点的位置。
4、等效力系是指(作用效果)相同的两个力系。
5、非自由体必受空间物体的作用,空间物体对非自由体的作用称为约束。
约束是力的作用,空间物体对非自由体的作用力称为(约束反力),而产生运动或运动的趋势的力称为主动力。
6、物体的平衡状态是静止状态。
(X)7、物体的平衡状态是匀速直线运动态。
(X)8.作用力与反作用力是一组平衡力系。
(X )9、作用在刚体上的二力,若此两力大小相等、方向相反并同时作用在同一直线上,若此刚体为杆件则称为而二力杆件。
(√)10、作用在刚体上的力,可以沿其作用线滑移到刚体上的任意位置而不会改变力对刚体的作用效应。
(√)11、作用在刚体上的力,不能沿其作用线滑移到刚体上的任意位置。
主要是滑移后会改变力对刚体的作用效应。
(X )12、作用在刚体上的三个非平行力,若刚体处于平衡时,此三力必汇交。
(√)13、两物体间相互作用时相互间必存在一对力,该对力称为作用力与反作用力。
工程力学练习题及答案(专升本考试)一、选择题1. 在工程力学中,下列哪个力系属于平面力系?A. 空间力系B. 平面汇交力系C. 平面平行力系D. 空间平行力系答案:C2. 当物体受到两个力的作用时,若这两个力的大小相等、方向相反且作用线不重合,则该物体所处的状态是:A. 平衡状态B. 加速状态C. 减速状态D. 无法确定答案:A3. 在静力学中,下列哪个条件是力偶的等效条件?A. 力偶的大小B. 力偶的方向C. 力偶的作用点D. 力偶的大小和转向答案:D4. 一个物体在平面力系作用下处于平衡状态,那么该力系的主矢量和主矩必须满足以下哪个条件?A. 主矢量等于零,主矩等于零B. 主矢量不等于零,主矩等于零C. 主矢量等于零,主矩不等于零D. 主矢量不等于零,主矩不等于零答案:A二、填空题1. 在工程力学中,一个物体受到两个力的作用,当这两个力的作用线不在同一直线上时,这两个力的合力称为______。
答案:合力2. 在平面力系中,力偶对物体的作用效果可以用______来度量。
答案:力偶矩3. 在静力学中,若一个物体在平面力系作用下处于平衡状态,那么该物体所受的力系必须满足______条件和______条件。
答案:力的平衡条件,力矩的平衡条件4. 在材料力学中,胡克定律描述了______与______之间的关系。
答案:应力,应变三、计算题1. 一根长为2米的杆AB,A端固定,B端悬挂重100N的物体。
已知杆AB的弹性模量为E=200GPa,横截面积为A=200mm²。
求杆AB的伸长量。
解答:根据胡克定律,杆的伸长量可以通过以下公式计算:\[ \Delta L = \frac{F}{EA} \times L \]将已知数据代入公式,得到:\[ \Delta L = \frac{100N}{200 \times 10^3 Pa \times 200 \times 10^{-6} m^2} \times 2m = 5 \times 10^{-4} m \]所以,杆AB的伸长量为5mm。
工程力学练习册及答案### 工程力学练习册及答案#### 第一章:静力学基础练习题1:已知一个物体受到三个力的作用,分别为F1=50N,F2=30N,F3=20N,且这三个力的方向分别为北偏东30°,南偏西45°,和正南方向。
求这三个力的合力。
答案:首先,将力F1和F2分解为水平和垂直分量。
F1的水平分量为F1*cos(30°),垂直分量为F1*sin(30°)。
同理,F2的水平分量为F2*cos(135°),垂直分量为F2*sin(135°)。
F3的水平分量为0,垂直分量为F3。
计算得:- F1的水平分量:50*cos(30°) = 43.30N- F1的垂直分量:50*sin(30°) = 25N- F2的水平分量:30*cos(135°) = -25.98N- F2的垂直分量:30*sin(135°) = 25.98N- F3的水平分量:0- F3的垂直分量:20N合力的水平分量为:43.30N - 25.98N = 17.32N合力的垂直分量为:25N + 25.98N + 20N = 70.98N合力的大小为:√(17.32^2 + 70.98^2) ≈ 73.71N合力的方向为:tan^-1(70.98/17.32) ≈ 82.9°,即北偏东82.9°。
练习题2:一个均匀的圆柱体,其质量为10kg,半径为0.5m,求其在水平面上的静摩擦力。
答案:圆柱体在水平面上的静摩擦力取决于作用在它上面的外力。
如果外力小于或等于静摩擦力,圆柱体将保持静止。
静摩擦力的计算公式为:\[ f_{max} = \mu N \]其中,\( \mu \) 是静摩擦系数,\( N \) 是圆柱体的正压力。
对于均匀圆柱体,\( N = mg \),其中\( m \)是质量,\( g \)是重力加速度。
工程力学形心位置练习题一、基础题1. 已知一矩形截面,长为6m,宽为3m,求该矩形截面的形心位置坐标。
2. 一等边三角形,边长为2m,求其形心位置坐标。
3. 已知一圆形截面,半径为1m,求该圆形截面的形心位置坐标。
4. 一正方形截面,边长为4m,求其形心位置坐标。
5. 已知一椭圆形截面,长轴为4m,短轴为2m,求该椭圆形截面的形心位置坐标。
二、进阶题1. 一组合截面,由两个矩形组成,矩形1长为4m,宽为2m,矩形2长为3m,宽为1.5m,求该组合截面的形心位置坐标。
2. 一不规则五边形截面,各顶点坐标分别为A(0,0)、B(3,0)、C(4,2)、D(2,4)、E(0,2),求该五边形截面的形心位置坐标。
3. 已知一梯形截面,上底为3m,下底为6m,高为4m,求该梯形截面的形心位置坐标。
4. 一环形截面,外半径为4m,内半径为2m,求该环形截面的形心位置坐标。
5. 一组合截面,由一个圆形和一个矩形组成,圆形半径为1m,矩形长为4m,宽为2m,求该组合截面的形心位置坐标。
三、综合题1. 一建筑结构由三个矩形截面组成,矩形1长为6m,宽为3m,矩形2长为4m,宽为2m,矩形3长为3m,宽为1.5m,求该建筑结构的形心位置坐标。
2. 一桥梁结构由一个圆形截面和一个梯形截面组成,圆形半径为2m,梯形上底为4m,下底为6m,高为3m,求该桥梁结构的形心位置坐标。
3. 一机械零件由两个等边三角形和一个圆形组成,三角形边长为2m,圆形半径为1m,求该机械零件的形心位置坐标。
4. 一空间结构由四个矩形截面组成,矩形1长为4m,宽为2m,矩形2长为3m,宽为1.5m,矩形3长为5m,宽为2.5m,矩形4长为6m,宽为3m,求该空间结构的形心位置坐标。
5. 一复杂截面由一个椭圆形、一个矩形和一个三角形组成,椭圆形长轴为6m,短轴为3m,矩形长为4m,宽为2m,三角形底边为3m,高为2m,求该复杂截面的形心位置坐标。
工程力学试题及答案一、填空题1.物体的平衡是指物体相对于地面_____保持静止_____或作__匀速直线______运动的状态2.平面汇交力系平衡的必要与充分条件是:_____。
该力系中各力构成的力多边形____3.一物块重600N,放在不光滑的平面上,摩擦系数f=0.3,在左侧有一推力150N,物块有向右滑动的趋势F max=__________,所以此物块处于静止状态,而其F=__________。
4.刚体在作平动过程中,其上各点的__________相同,每一瞬时,各点具有__________的速度和加速度。
5.AB杆质量为m,长为L,曲柄O1A、O2B质量不计,且O1A=O2B=R,O1O2=L,当φ=60°时,O1A杆绕O1轴转动,角速度ω为常量,则该瞬时AB杆应加的惯性力大小为__________,方向为__________6.使材料丧失正常工作能力的应力称为极限应力。
工程上一般把__________作为塑性材料的极限应力;对于脆性材料,则把________作为极限应力。
7.__________面称为主平面。
主平面上的正应力称为______________。
8.当圆环匀速转动时,环内的动应力只与材料的密度ρ和_____________有关,而与__________无关。
二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中,选出一个正确答案,并将正确答案的序号填在题干的括号内。
每小题3分,共18分)1.某简支梁AB受载荷如图所示,现分别用R A、R B表示支座A、B处的约束反力,则它们的关系为( )。
A.R A<R BB.R A>R BC.R A=R BD.无法比较2.材料不同的两物块A和B叠放在水平面上,已知物块A重0.5kN,物块B重0.2kN,物块A、B间的摩擦系数f1=0.25,物块B与地面间的摩擦系数f2=0.2,拉动B物块所需要的最小力为( )A.0.14kNB.0.265kNC.0.213kND.0.237kN3.在无阻共振曲线中,当激振力频率等于系统的固有频率时,振幅B趋近于( )。
A.零B.静变形C.无穷大D.一个定值4.虎克定律应用的条件是( )。
A.只适用于塑性材料B.只适用于轴向拉伸C.应力不超过比例极限D.应力不超过屈服极限5.梁的截面为T字型,Z轴通过横截面的形心,弯矩图如图所示,则有( )。
A.最大拉应力和最大压应力位于同一截面CB.最大拉应力位于截面C,最大压应力位于截面DC.最大拉应力位于截面D,最大压应力位于截面CD.最大拉应力和最大压应力位于同一截面D6.圆轴扭转时,表面上任一点处于( )应力状态。
A.单向B.二向C.三向D.零三、简答题(每小题4分,共16分)1.平面图形在什么情况下作瞬时平动?瞬时平动的特征是什么?2.一质点在铅垂平面内作圆周运动,当质点恰好转过一周时,其重力的功为零,对吗?为什么?3.何谓纯弯曲和平面弯曲?4.试述构件发生疲劳破坏时的主要特点。
四、计算题(共50分)1.三铰拱刚架如图所示,受一力偶作用,其矩M=50kN·m,不计自重,试求A、B处的约束反力。
(8分)2.杆AB的A端沿水平线以等速度v运动,运动时杆恒与一半圆周相切,半圆周的半径为R,如图所示。
如杆与水平线间夹角为θ,试以角θ表示杆的角速度。
(8分)3.重为P的物块A沿光滑斜面下滑,并通过一绕过光滑滑轮的绳索带动重为Q的物块B运动,如图所示。
斜面与水平夹角为α,滑轮和绳索质量不计,且绳索不可伸长,求物块B的加速度a (10分)4.如图所示为二杆桁架,1杆为钢杆,许用应力[σ]1=160MPa,横截面面积A1=6cm2;2杆为木杆,其许用压应力[σ]2=7MPa,横截面面积A2=100cm2。
如果载荷P=40kN,试校核结构强度。
(8分)5.试作如图所示梁的剪力图和弯矩图。
(8分)5.求图示应力状态的主应力和最大剪应力。
(8分)浙江省2002年1月高等教育自学考试工程力学(一)试题参考答案课程代码:02159一、填空题(每空1分,共16分)1.保持静止匀速直线2.该力系的合力为零自行封闭3.180N 150N4.轨迹形状相同5.F gh=mRω2过质心C平行O1A指向向下6.屈服点σs抗拉和抗压强度σb7.剪应力为零的面主应力8.转动线速度v 横截面面积A二、单项选择题(每小题3分,共18分)1.C2.A3.C4.C5.B6.B三、简答题(每小题4分,共16分)1.某瞬时,若平面图形的转动角速度等于零(如有两点的速度v v,而该两点的连线A BAB不垂直于速度矢时)而该瞬时图形上的速度分布规律与刚体平动时速度分布规律相同,称平面图形在该瞬时作瞬时平动。
瞬时平动的特征是:平面图形在该瞬时的角速度为零;平面图形在该瞬时的各点的速度相同;平面图形在该瞬时的各点的加速度不相同。
2.对的因为重力的功等于质点的质量与其始末位置的高度差的乘积,当高度差为零时,重力的功为零。
3.梁的横截面上只有弯矩而无剪力时称纯弯曲;梁上的外力作用在梁的纵向对称平面内时,梁的轴线将在平面内弯成一条曲线,这种弯曲称之平面弯曲。
4.(1)工作应力水平较低;(2)无明显塑性变形;(3)断面上明显分为光滑区和粗糙区。
四、计算题(共50分)1.解:AC 杆为二力杆受力图如(a)所示。
再画整体受力图,如(b)图所示。
Σm=0R A ·AD=M∴R A =R B =M AD =50422⨯=17.7kN方向如图所示。
2.解:选A 点作为基点,则C 点的速度有v v v C A CA =+由图中几何关系,可解得v CA =v A ·sin θ=vsin θ又v CA =AC ·ω∴ω=V AC v R CA =⋅sin cos 2θθ3.解:物块A 、B 均作平动,设物块B 移动S 时的速度为v ,系统的动能为T 2=T A +T B =121222p g v Q gv + T 1=0系统外力作功之和ΣW 12=PS ·sin α-QS由动能定理,得P Q gv PS QS +=-22sin α v 2=2(sin )P Q Sg P Qα-+ 对上式两边求导,并注意dv dt a ds dt =,=v 得a=(sin )P Q g P Qα-+ 4.解:两杆均为二力杆,取结点A 为研究对象,受力图如图所示。
Σy=0,N 1sin30°-P=0∴N 1=P/sin30°=80kNΣx=0,-N 1cos30°+N 2=0∴N 2=N 1cos30°=69.3kN1杆:σ1=N A 11328010610=⨯⨯ =133MPa<[σ]12杆:σ2=NA22326931010010=⨯⨯.=6.93MPa<[σ]2两杆均满足强度。
5.R A=2qa,R B=qa6.解:求主应力σmax min =σσx y+2±()σστx yx-+222=-+7002±()--+70025022=2696-MPa∴σ1=26MPa,σ2=0,σ3=-96MPa,τmax=σσ132-=66MPa工程力学复习资料一、单项选择题(每小题2分,共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的,请将正确选项前的字母填在题后的括号内。
1.三个刚片用三个铰两两相联,所得的体系( )A.一定为几何不变体系B.一定为几何瞬变体系C.一定为几何常变体系D.不能确定2.图示体系是( )A.无多余联系的几何不变体系B.有多余联系的几何不变体系C.瞬变体系D.常变体系3.图示三铰拱,已知三个铰的位置,左半跨受均布荷载,其合理拱轴的形状为( )A.全跨圆弧B.全跨抛物线C.AC段为园弧,CB段为直线D.AC段为抛物线,CB段为直线4.图示结构A端作用力偶m,则B端转角 B的值为( )A.mlEI6B.mlEI3C.mlEI2D.mlEI5.图示桁架C点水平位移的值为( )A.Pa EAB.12PaEAC.14PaEAD.06.图示刚架的超静定次数为A.1B.2C.3D.47.图示超静定则架,用力法计算时,不能选为基本体系的是图( )8.下列弯矩图中正确的是图( )9.图示结构中,BA杆B端的力矩分配系数等于( )10.图示结构截面K剪力影响线是图( )二、填空题(每小题2分,共16分)11.在具有一个自由度的体系上加上一个二元体(二杆结点)时,所得新体系的自由度为_____。
12.位移互等定理的表达式是________。
13.图示对称结构,截面K弯矩的绝对值为________。
14.图示结构,作用荷载P,不计轴向变形时,支座A的反力矩M A等于________。
15.已知图示连续梁(a)的弯矩图(b),则A端剪力等于________kN。
16.用力矩分配法计算图示连续梁时,算至放松结点C分配传递后,当前结点B的结点不平衡力矩(约束力矩)等于________kN.m17.力P在梁ABC上移动过程中,截面K中产生的变矩(绝对值)的最大值为________kN·m18.图中给出了截面K弯矩M K影响线的形状,该影响线在截面K下面的纵标等于________。
三、计算题(19~22小题,每小题7分,23~25小题,每小题12分,共64分)19.计算图示桁架指定杆件1、2、3的内力。
20.计算图示刚架A、C两截面的相对转角 AC。
21.计算图示结构,并绘弯矩图,各杆EI=常数。
22.用力矩分配法计算图示结构,并绘弯矩图。
EI=常数23.计算图示结构,绘弯矩图、剪力图、轴力图。
24.用力法计算图示刚架,并绘弯矩图。
(EI=常数)25.用位移法计算图示结构,并绘弯矩图。
全国2002年4月高等教育自学考试结构力学(一)试题参考答案课程代码:02393一、单项选择题(本大题共10小题,每小题2分,共20分)1.D2.D3.B4.A5.A6.B7.B8.B9.D 10.C二、填空题(本大题共8小题,每小题2分,共16分)11. 1 12. δij=δij或δ12=δ2113. Pa/2 14. 015. 13.62 16. 21.417. 20 18. 1 3 l三、计算题(本大题共7小题,19~22小题,每小题7分,23~25小题,每小题12分,共64分)19.N1=20kN, N2=-10kN,N3=302kN20.(1)绘Mp图(2)作虚拟状态绘M图(3)计算 AC21.r11Z1+R1p=0r 11=8i R ip =-p lZ 1=Pl i8 M=M Z Mp i 1+24.δδ11112210X X p ++=∆δδ21122220X X p ++=∆δδδδ113221121314412436614====-==-=-=-l EI l EI ql EI ql EI X ql X p xp ,,,,∆∆ (1)基本未知量(2)力法典型方程M M M p 12,,图(3)δδδ111222,,∆∆12p p ,(4)X 1,X 2值(5)M 图(2)建立方程r 11Z 1+R 1p =0(3)计算系数与自由项令iEI l r 11=1821il R P p ,=-(4)解方程:x 1=R r Pl i p111218= (5)绘M 图.工程力学复习资料一、填空题(每空1分,共44分)1.在分析两个或多个构件之间互相作用时,要注意________力与________力的关系。