何锃版理论力学部分例题及习题参考答案

3.7 将图示三力偶合成。已知F1=F2=F3=F4=F5=F6=100N,正方体每边长L=1m。

??????解:三个力偶为:F1,F2 ,F3,F4,F5,F6

????????????????令m1?m(F1,F2)?1002(?jcos45?kcos45)?100j?100k

??????????m2?m(F3,F4)?1002(?icos45?jcos45)??100i?100j ?????????m3?m(F5,F6)?100(icos45?jcos45)?50i?502j ????∴合力偶矩M?m1?m2?m3

???????即M?(?100?502)i?502j?100k??29.3i?70.7j?100k

3.8 一物体由三圆盘A、B、C和轴组成。圆盘半径分别是rA?15cm,

rB?10cm,rC?5cm。轴OA、OB、OC在同一平面内,且?BOA?90?在这三个

??????圆盘的边缘上各自作用有力偶P已知1,P1?、P2,P2?和P3,P3?而使物体保持平衡。

???????P1=100N,P2=200N,求P3和角?。

??????解:m1、m2、m3共面,由m1+m2+m3=0,得

?mx?0:m3sin??m1?0

?my?0:m3cos(???)?m2?0

2?2500 得:m3?m12?m2sin??m13? m35cos???m14?? m35∴P3???3m3????,即???arcsin() ?500N 2252rc2.6 图示AB杆上有导槽,套在CD杆的销子E上,在AB和CD杆上各有一力偶作用,已知m1?1000N?m,求平衡时作用在CD杆上的力偶矩m2。不计杆重以及所有的摩擦阻力。又问,如果导槽在CD杆上,销子E在AB杆上,则结果又如何。

??解:(1)力偶NA,NE与m1平衡

?? 6

∴NE?1?1000?0 NE?1000

??力偶NA,NE与m2平衡 ∴m2?NE?1?1000Nm

??(2)类似(1)有

NE?1?cos45??1000?0

NE?10002

m2?NE?2?2000Nm

2-2-11 两块相同的长方板,用铰链C彼此相连接,且由铰座A、B固定。在每一板平面内都作用有其矩的大小为M的力偶,它们的转向如图所示。如a>b,忽略板重,试求铰座A、B的约束力。

解:分析整体可知,A、B两处的约束反力必在AB连线上。且等值反向。

??[取AC物块]同样有NA、NC等值反向。 ∴有:NA?(a?b)cos45??M?0

2M a?bNA?2M a?b故亦有:NB?3.9 长方体各边长分别为a=10cm,b=10cm,c=5cm。作用于顶角A处的作

??用力F=25N。求:(1)力F在x、y、z各轴上的投影,(2)力F对x、y、z各

?轴的矩,(3)力F对?轴之矩。

????AB1解:(1)F?F?25?(?10i?5j?5k)

150AB?50?25?25??i?i?k

666∴Fx??5025??20.4N,Fy????10.2NFz??10.2N 66??(2)OA?10i?10j

?i??Mo(F)?OA?F?10???100?102i?102j?102kNcm

?20.4?10.210.2?j?k 7

?56???或Mo?(i?j?k)Ncm

12∴mx?102Ncm,my??102Ncm,mz?102Ncm

?OC?1??204102(2)M??MO??MO?(2i?k)???136.85Ncm

555OC或M??30Ncm 43.10杆系由铰链连接,位于立方体的边和角线上,如图示。在节点D作用力Q,沿对角

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