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理论力学计算题及答案

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1. 图示圆盘受一平面力系作用,已知圆盘半径R=0.1m,F1=100N,F2=200N,M0=400Nm。
求该平面任意力系的合力及其作用线与AC或其延长线的交点位置。

平面任意力系简化
191.42,54.82,199.12391.347.16RxyFNFNFNMNmOEm




2. 求图示桁架中各杆的内力。

桁架内力计算,截面法与节点法:136FF
3. 已知图示结构中2ma,在外力5kNF和力偶矩=10kNmM作用下,求A、B和D
处的约束反力。

力系的平衡条件的应用,隔离体与整体分析:


()1010DAxAyBxByAFFFFFkNMkNm


2

4. 已知图示结构中1m=60,a,在外力10kNF和力偶矩0=20kNmM作用下,求A、
C处的约束反力。

同上20,0,20,17.32AxAyAcFkNFMkNmFkN
5. 图示构件截面均一,图中小方形边长为b,圆形半径均为R,若右图中大方形和半圆形
材料密度分别为12,,试计算确定两种情况下平面图形的质心位置。

以圆心为原点:3222cbx=-Rb左
以方形下缘中点为原点:



122

12

123238c2x=



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6. 斜坡上放置一矩形匀质物体,质量m=10kg,其角点A上作用一水平力F,已知斜坡角
度=30°,物体的宽高比b/h=0.3,物体与斜坡间的静摩擦系数sf=0.4。试确定不致破
坏平衡时F的取值范围。

计算滑动和翻倒两种情况得到(1)滑动平衡范围14.12124.54NFN,(2)翻倒平衡范
围:8.6962.27NFN

7. 如图机构,折杆OBC绕着O轴作顺时针的匀速定轴转动,角速度为,试求此时扣环
M的速度和加速度。

点的合成运动:动系法
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4sin2tan,sin2MMVOMaOM


8. 悬臂刚性直杆OA在O处以铰链连接一圆环,半径R=0.5m,圆环绕O逆时针作定轴转
动,在图示瞬时状态下,圆环角速度1rad/s,试求同时穿过圆环与杆OA的扣环M
的速度和加速度。

9. 摇杆OA长r、绕O轴转动,并通过C点水平运动带动摇杆OA运动。图示瞬时摇杆
OA杆与水平线夹角,C点速度为V,加速度a,方向如图,试求该瞬时摇杆OA的
角速度和角加速度。
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方法同上
sinVr


(逆时针)2223sincossinarVr(顺时针)

10. 图示轮以角速度1.5rad/s逆时针匀速转动,驱动曲柄AB及杆BC运动,该机构在A、
B和C处均以铰链连接,图示坐标系统xOy,各点坐标位置为O(0,0)、A(1,0)、B(3,1)、
C(3,-5),(单位:m),已知B处滑槽与x轴夹角30°,试求该瞬时C滑块的速度和曲柄
AB的角速度。(15分)

刚体平面运动,基点法0.582/,0.9/cBAvmsrads
11. 曲柄=0.5mOA, 1mAB, =45,=45,圆轮半径为=0.5mr,且相对地面无滑动,
OA

以匀角速度03rad/s转动,求此瞬时B和1O的速度和加速度。

刚体平面运动,基点法:11221.5/,4.5/,1.5/,1.864/BBOOvmsamsvmsams
12. 已知O'D=2AD=2BD=2r,=30=60,,图示瞬时O'D AB,滑块A以速度V、加
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速度a,按图示方向运动,试求OC杆的角速度和角加速度。
刚体平面运动,基点法和瞬心法,223233,48ococarVVrr
13. 图示A、B物体初始处于静止状态,A、B质量分别为m、M,水平宽度分别为a、b,
A、B之间的动摩擦因数为f,地面光滑,假设A能滑落到地面,试求这时B的位移。

动量定理、质心位置守恒定律BmsbaMm
14. 图示机构,弹簧刚度系数为k,一端固定,另一端连接绳子并绕过C处滚轮(滚轮相对
于地面不滑动),A物块及O、C处的轮子质量均为m,两轮子的半径均为R,绳子相
对于两轮均不滑动,若弹簧初始处于原长,当A下落距离h时,求物块A的速度和加
速度。

动能定理:2224,33AAmghkhmgkhvamm
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15. 定轮上作用力偶矩M,通过绕绳拉动滚轮沿斜坡往上运动,假设斜面足够粗糙,滚轮不
发生滑动,斜坡倾角为,若滚轮、定轮半径均为R,质量均为m,试求定轮的角加速
度,绳子的拉力与斜坡对滚轮的摩擦力及法向约束力。

动量矩定理,质心运动定理,刚体平面运动方程
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sin22sin3cossin4NSMmgRmRMmgRTRFmgMmgRFR




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