静力学思考题
思考题
思考题-绪论0.1 质量、重量、密度、容重的定义，密度和容重间存在着什么关系？各物理量的量纲和量测单位是什么？0.2 什么叫做粘滞性？粘滞性对液体运动起什么作用？0.3 固体之间的摩擦力与液体之间的内摩擦力有何原则上的区别？何谓牛顿内摩擦定律，该定律是否适用于任何液体？0.4 什么是理想液体？理想液体与实际液体的根本区别何在？0.5 为什么可以把液体当作“连续介质”？运用这个假设对研究液体运动规律有何意义？0.6 作用于液体上的力可以分为哪两类？二者有何区别？试举例说明之。
0.7 试从力学分析的角度,比较流体与固体对外力抵抗能力的差别。
0.8 何谓连续介质模型？为了研究流体机械运动的规律，说明引用连续介质模型的必要性和可行性。
0.9 按作用方式的不同，以下作用力：压力、重力、引力、摩擦力、惯性力哪些是表面力？哪些是质量力？0.10为什么说流体运动的摩擦阻力是内摩擦阻力？它与固体运动的摩擦和有何不同？0.11液体和气体的粘度随温度变化的趋向是否相同？为什么？0.12怎样表示液体的压缩性和膨胀性？0.13理想流体、不可压缩流体的特点是什么？思考题－流体静力学1.1 静水压强有哪些特性？静水压强的分布规律是什么？1.2 什么叫压力体？如何确定压力体的范围和方向？1.3 何谓绝对压强，相对压强和真空值？它们的表示方法有哪三种？它们之间有什么关系？1.4 试述静止流体中的应力特性。
1.5 怎么认识流体静力学基本方程z+p/ρg=C的几何意义和物理意义？1.6 绝对压强、相对压强、真空度是怎样定义的？相互之间如何换算？1.7 怎样绘制液体静压强分布图？1.8 何谓压力体？怎样界定压力体？判断虚、实压力体有何实际意义？1.9 怎样计算作用在潜体和浮体上的静水总压力？1.10 液体的表面压强（以相对压强计）P0不等于0时，怎样计算作用在平面或曲面上的静水总压力？思考题－一元流体动力学2.1 “恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”等三个概念是如何定义的？它们之间有么联系？渐变流具有什么重要的性质？2.2 什么叫总水头线和测压管水头线？水力坡度和测压管坡度？均匀流的测压管水头线和总水头线的关系怎样？2.3 能量方程中各项的几何意义和能量意义是什么？2.4 关于水流去向问题，曾有以下一些说法如“水一定是从高处向低处”，“水是由压力大的地方向压力小的地方流”，“水是由流速大的地方向流速小的地方流”这些说法对吗？试用基本方程式论证说明。
流体力学实验思考题解答全
流体力学课程实验思考题解答(一)流体静力学实验1、 同一静止液体内的测压管水头线就是根什么线？答:测压管水头指γpZ +,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
从表1、1的实测数据或实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线就是一根水平线。
2、 当0<B p 时,试根据记录数据确定水箱的真空区域。
答:以当00<p 时,第2次B 点量测数据(表1、1)为例,此时06.0<-=cm p Bγ,相应容器的真空区域包括以下3三部分:(1)过测压管2液面作一水平面,由等压面原理知,相对测压管2及水箱内的水体而言,该水平面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域,均为真空区域。
(2)同理,过箱顶小杯的液面作一水平面,测压管4中该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中,自水面向下深度为0∇-∇=H A P γ的一段水注亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等,亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等,均为0∇-∇=H A P γ。
3、 若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定0γ。
答:最简单的方法,就是用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管5油水界面至水面与油水界面至油面的垂直高度w h 与o h ,由式o o w w h h γγ=,从而求得o γ。
4、 如测压管太细,对测压管液面的读数将有何影响？答:设被测液体为水,测压管太细,测压管液面因毛细现象而升高,造成测量误差,毛细高度由下式计算γθσd h cos 4= 式中,σ为表面张力系数;γ为液体的容重;d 为测压管的内径;h 为毛细升高。
常温(C t ︒=20)的水,mm dyn /28.7=σ或m N /073.0=σ,3/98.0mm dyn =γ。
水与玻璃的浸润角θ很小,可认为0.1cos =θ。
于就是有 dh 7.29= ()mm d h 单位均为、 一般说来,当玻璃测压管的内径大于10mm 时,毛细影响可略而不计。
工程力学复习资料
第一章 静力学基本概念思考题一、填空题1．力是物体间相互的________作用。
这种作用使物体的_________发生改变。
2．刚体是受力作用而______________________的物体。
3．从某一给定力系中，加上或减去任意____，不改变原力系对________的作用效果。
4．一力对刚体的作用效果取决于：力的____，力的____和力的____。
5．约束力的方向，总是与约束所阻碍的位移的方向________。
6．二力杆是两端与其他物体用光滑铰链连接，不计________且中间不受力的杆件。
7．分离体内各部分之间相互作用的力，称为________。
分离体以外的物体对分离体的作用力，称为________。
在受力图上只画________。
8．同一约束的约束力在几个不同的受力图上出现时，各受力图上对同一约束力所假定的指向必须________。
9．力F 在某坐标轴上的投影是 量。
10．力F 沿某坐标轴的分力是 量。
11．力偶在任何坐标轴上的投影的代数和恒等于 。
12． 是作用在刚体上的两个力偶等效的充分必要条件。
13．力偶使刚体转动的效果与 无关，完全由 决定。
二、选择题1．二力平衡条件适用的范围是 。
A ．变形体B ．刚体系统C ．单个刚体D ．任何物体或物体系2．加、减平衡力系原理适用的范围是 。
A ．单个刚体B ．变形体C ．刚体系统D ．任何物体或物体系3．作用和反作用定律的适用范围是 。
A ．只适用于刚体B ．只适用于变形体C ．只适用于物体处于平衡状态D ．对任何物体均适用4．如思考题图1.1所示的力平行四边形中，表示力F 1和F 2的合力F R 的图是 。
A ．（a ）B ．（b ）C ．（c ）D ．（d ）思考题图1.15．柔性体约束的约束力，其作用线沿柔性体的中心线 。
A ．其指向在标示时可先任意假设B ．其指向在标示时有的情况可任意假设C ．其指向必定是背离被约束物体D ．其指向点可能是指向被约束物体6．如思考题图1.2所示的某平面汇交力系中四力之间的关系是 。
工程力学静力学课后习题答案
工程力学静力学课后习题答案工程力学静力学课后习题答案引言：工程力学是一门研究物体受力和运动的学科，静力学是其中的一个重要分支。
通过学习静力学，我们可以了解物体在静止状态下受力的规律，掌握解决工程实际问题的方法和技巧。
本文将针对工程力学静力学课后习题进行解答，帮助读者更好地掌握相关知识。
一、力的平衡1. 一个物体受到两个力的作用，一个力为30N，方向为东，另一个力为40N，方向为南。
求合力的大小和方向。
解答：根据力的平衡条件，合力为0。
设合力的大小为F，方向为θ。
根据三角函数的定义，可以得到以下方程：30cosθ = 40sinθ解方程可得，θ ≈ 53.13°，F ≈ 50N。
因此，合力的大小为50N，方向为东南。
2. 一个物体质量为20kg，受到一个斜向上的力F，使其保持静止。
已知斜向上的力与水平方向的夹角为30°，求F的大小。
解答：根据力的平衡条件，物体受到的合力为0。
设F的大小为F，根据三角函数的定义，可以得到以下方程：Fsin30° = 20 * 9.8解方程可得，F ≈ 196N。
因此，F的大小为196N。
二、支持反力1. 一个物体质量为50kg，放在一个水平面上，受到一个向上的力F，使其保持静止。
已知F与水平面的夹角为60°，求支持反力的大小。
解答：根据力的平衡条件，物体受到的合力为0。
设支持反力的大小为N，根据三角函数的定义，可以得到以下方程：Nsin60° = 50 * 9.8解方程可得，N ≈ 490N。
因此，支持反力的大小为490N。
2. 一个物体质量为30kg，放在一个斜面上，斜面与水平面的夹角为30°。
已知物体沿斜面下滑的加速度为2m/s²，求斜面对物体的支持反力的大小。
解答：根据牛顿第二定律，物体所受合力等于质量乘以加速度。
设斜面对物体的支持反力的大小为N，根据三角函数的定义，可以得到以下方程：Nsin30° - 30 * 9.8 * cos30° = 30 * 2解方程可得，N ≈ 147.1N。
工程力学答案
工程力学习题答案第一章 静力学基础知识思考题：1. ×;2. √;3. √;4. √;5. ×;6. ×;7. √;8. √习题一1．根据三力汇交定理，画出下面各图中A 点的约束反力方向。
解：（a ）杆AB 在A 、B 、C 三处受力作用。
由于力p 和B R的作用线交于点O 。
如图（a ）所示，根据三力平衡汇交定理， 可以判断支座A 点的约束反力必沿 通过A 、O 两点的连线。
（b ）同上。
由于力p 和B R的作用线交于O 点，根据三力平衡汇交定理， 可判断A 点的约束反力方向如 下图（b ）所示。
2．不计杆重，画出下列各图中AB解：（a ）取杆AB 为研究对象，杆除受力p外，在B 处受绳索作用的拉力B T ，在A和E 两处还受光滑接触面约束。
约束力A N 和E N的方向分别沿其接触表面的公法线，并指向杆。
其中力E N与杆垂直，力A N通过半圆槽的圆心O 。
AB 杆受力图见下图（a ）。
(b)由于不计杆重，曲杆BC 只在两端受铰销B 和C 对它作用的约束力B N 和C N，故曲杆BC 是二力构件或二力体，此两力的作用线必须通过B 、C 两点的连线，且B N =两点受到约束反力A N 和B N，以及力偶m 的作用而平衡。
根据力偶的性质，A N 和B N(d)由于不计杆重，杆AB 在A 、C 两处受绳索作用的拉力A T 和C T ，在B 点受到支座反力B N 。
A T 和C T 相交于O 点，根据三力平衡汇交定理，可以判断B N必沿通过B、O两点的连线。
见图(d).第二章力系的简化与平衡思考题：1. √;2. ×;3. ×;4. ×;5. √;6. ×;7. ×;8. ×;9. √.1． 平面力系由三个力和两个力偶组成，它们的大小和作用位置如图示，长度单位为cm ，求此力系向O 点简化的结果，并确定其合力位置。
习题 第1章 水静力学
1-8 一容器内盛有密度为ρ =930kg/m3的液体，该容器长 L=1.5m，宽1.2m，液体深度h为0.9米。试计算下述情况下 液体作用于容器底部的总压力，并绘出容器侧壁及底部的 压强分布图？
（1）容器以等加速度9.8m/s2垂直向上运动； （2）容器以9.8m/s2的等加速度垂直向下运动。
0
2R2
2g
2H'
Z
即： 2gZ 2 9.8 0.3 48.5 rad / s
R
0.05
1-10 有一小车，内盛液体，车内纵横剖面均为矩 形，试证明当小车以等加速度a直线行驶后，液 面将成为与水平面相交成α角的倾斜面，导出α的
表达式以及静水压强的计算公式。若静止时原水 深为h，水箱高为H，长为L，问要使水不溢出水 箱，小车最大的加速度a为若干？
107.4kPa
（2）
Pc Pa gh
得 h Pc Pa 0.959m
g
1-2 盛有同种介质（容重 γA=γB=11.lkN／m3）的两容 器，其中心点A、B位于同一 高程，今用U形差压计测定A、 B点之压差（差压计内盛油， 容重γ0＝8.5kN／m3），A点 还装有一水银测压计。其它 有关数据如图题1-2所示。问：
解:
(h1)3当 0
AB 闸门上的压强分布图如AabB,
P 9.8 [1 (11.73)] 压力中心2 距闸底点B的距离
1.73 sin 60
3
109.66KN
1 1.73
e
3
sin 60
2 1.0 (1.0 1.73) 0.845 m 1.0 (1.0 1.73)
补充练习
学号 班级 姓名 成绩静力学部分静力学公理 受力分析（一）一、思考题1、如图力矢量1F 与2F 相等,这两个力对刚体的作用相等吗?2、下列各式的意义和区别是什么？ ①21F F = ② 21F F =③ 力1F 等效于力2F3、二力平衡公理和作用力与反作用力公理有何区别? 二、判别题( ) 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.( ) 3.二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，未画出重力的物体的重量均不计，所有接触处均为光滑接触．(必须取分离体)学号班级姓名成绩受力分析(二)一、填空1、柔软绳索约束反力方向沿________,_________物体.2、光滑面约束反力方向沿________,__________物体.3、光滑铰链、中间铰链有______个方向无法确定的约束反力,通常简化为方向确定的____个反力.4、只受两个力作用而处于平衡的刚体，叫_______构件,反力方向沿________.二、画出以下指定物体的受力图.学号 班级 姓名 成绩平面汇交力系一、思考题:1、平面汇交力系的合成力多边形与平衡的力多边形意义有何不同?2、刚体上受力如图所示一组外力,能平衡吗?3、对平面汇交力系平衡其力多边形应封闭,对非平面汇交力系力多边封闭时,是否一定平衡或一定不平衡? 二、填空题1、平面汇交力系是指力作用线 ,且 一点的力系.2、平面汇交力系可简化为 ,其大小和方向等于 ,作用线通过 .3、平面汇交力系平衡的必要和充分条件是 ,此时力多边形 .4、平面汇交力系有 个独立平衡方程,可求解 个未知量. 三、计算题1、如图所示，五个力作用于一点，图中方格的边长为mm 10，求此力系的合力． 解：2、在图示刚架的点B 解析法计算.解：几何法：取整体为研究对象，画受力图 按比例作力多边形如图根据几何关系解出解析法：在汇交点处建立坐标系如图,0=X Σ ,0=Y Σ解出3、图示为一拔桩装置．在木桩的点A 上系一绳，将绳的另一端固定在点C ，在绳的点B 系另一绳BE ，将它的另一端固定在点E ，然后在绳的点D 用力向下拉，并使绳的BD 段水平，AB 段铅直，DE 段与水平线、CB 段与铅垂直线间成等角rad 1.0=θ，（当θ很小时，θθ≈tan ）如向下的拉力N F 800=，求绳AB 作用于桩上的拉力． 解：取D 点为研究对象,取B 点为研究对象,联立解出：=AB F学号 班级 姓名 成绩平面力偶系一、思考题1、力偶矩与力矩有何不同?2、力矩使物体产生转动,力偶也使物体产生转动,两者除转动效应相同外,还有什么差别呢? 二、填空题1、力对刚体产生转动效应可用__________度量,其作用线到矩心的垂直距离叫__________,力矩与矩心的选取________关.2、平面内力对点的矩是________量,正负号由______确定.3、力偶是由________个大小_______,方向___________且________平行的力组成.4、力偶矩是_______量,力偶对物体的作用效应决定于力偶矩的________和_________.5、同一平面内的两个力偶,只要________相等,则两力偶彼此等效. 三、计算题2、在图示结构中，各构件的自重略去不计．在构件AB 上作用一力偶矩为M 的力偶，求支座A 和C 的约束反力． 解：BC 折杆为二力构件，BC 对AB 的作用沿BC 两点连线，取AB 为研究对象，受力如图所示该力系是平面力偶系，平衡时各力偶的力偶矩代数和为零，即0=ΣM 解出：3、在图示机构中，曲柄OA 上作用一力偶，其矩为M ；另在滑块D 上作用水平力F ．机构尺寸如图所示，各杆重量不计．求当机构平衡时，力F 与力偶矩M 的关系． 解：取D 滑块为研究对象，平面汇交力系取B 点为研究对象，平面汇交力系取AO 杆为研究对象，平面力偶系联立解出：学号 班级 姓名 成绩平面任意力系(一)一、填空题1、平面任意力系的主矢F 与简化中心的位置________关,主矩M 一般与简化中心的位置__________关,而在_________的特殊情况下,主矩与简化中心的位置________关. 2、如图所示平面任意力系中,F F F F 1234===,此力系向A 点简化的结果是 ,此力系向B 点简化的结果是 .3、如图所示x 轴与y 轴夹角为α，设一力系在oxy 平面内对y 轴和x 轴上的A ，B 点有∑Am 0)(=F ,∑B m 0)(=F ,且∑=0y F ,但∑≠0x F ,l OA =,则B 点在x 轴上的位置OB =__________.4、折杆ABC 与CD 直杆在C 处铰接,CD 杆上受一力偶Nm M 2=作用,m l 1= ,不计各杆自重,则A 处的约束反力为_________. 二、判断题( ) 1.当平面任意力系向某点简化结果为力偶时,如果再向另一点简化,则其结果是一样的. ( ) 2.平面任意力系的平衡方程形式,除一矩式,二矩式,三矩式外,还可用三个投影式表示. ( ) 3.平面任意力系平衡的充要条件为力系的合力等于零.( ) 4.为一力偶.( ) 5.作用于刚体的平面任意力系主矢是个自由矢量,而该力系的合力(若有合力)是滑动矢量,但这两个矢量等值,同向.( ) 6.图示二结构受力等效.三、选择题1、同一圆盘上,受力情况如图(a),(b),(c)所示，则_________是等效力系. A. (a)与(b) B. (b)与(c) C. (c)与(a) D.无法比较2(a)，(b)，(c)，(d)所示,诸正多边形的边长均为200mm,则各力系合成的最终结果为: (a)_________ (b)_________ (c)________ (d)_________ A. 合力偶 B. 合力 C. 平衡3、平面平行力系i F 1,2,…,n)的平衡方程写为二矩式A m 0)(=F ,B m 0)(=F ,其限制条件是AB 连线与F ________A. 不平行B. 平行C. 垂直D. 不垂直. 4、如图所示,平面连杆机构中的AB ,CD 杆上作用等值,反向力偶M M 12,,此时BC 不平行与AD ，如不计杆重,则该机构处于_________.A. 平衡B. 不平衡.C. 无法判断5、已知某平面任意力系的合成结果为一合力,该力系向O 点简化,以F ′代表主矢,M O 代表主矩,则必有__________;也可能有_________. A. 0=′F B. 0≠′F C. 0=′F ,0≠o M D. 0≠′F ,0≠o M学号 班级 姓名 成绩平面任意力系(二)1、图示平面任意力系中N F 2401=，N F 802=，N F 403=，N F 1104=，mm N M ⋅=2000，各力作用位置如图所示，图中尺寸的单位为mm ，求（1）力系向O 点简化的结果．（2）力系的合力的大小，方向及合力作用线方程． 解：主矢∑==X F Rx /∑==Y F Ry /=/R F主矩o M =2、在图示刚架中,已知m kN M kN F m kN q 10,26,/3===,不计刚架自重.求固定端A 处的约束反力.解:取刚架为研究对象，画受力图 列平衡方程3、图示构架由滑轮D ,杆AB 和CBD 构成,尺寸如图所示,试求A ,C 处的反力,不计各杆及滑轮的重量.*解题方案可选取(1)先考察整体,求出A ,C 出水平分量及A ,C 处铅垂分量与P 的关系,再取AB 杆. (2)先考察整体,求出A ,C 处水平分量及A ,C 取 为研究对象，画受力图 列平衡方程取 为研究对象，画受力图 列平衡方程3、在图示连续梁中,已知q 及β,不计梁的自重,求连续梁在A ,B ,C 三处的约束反力. 解:取 为研究对象，画受力图取 为研究对象，画受力图学号班级姓名成绩平面任意力系(三)1、构架由杆AB，AC和DF组成，如图所示．杆DF上的销子E可在杆AC的光滑槽内滑动，不计各杆的重量．在水平杆DF的一端作用铅直力F，求铅直杆AB上铰链A,D和B所受的力.解:取整体取DEF取ADB2、图示构架中,物体P 重N 1200,由细绳跨过滑轮E 而水平系于墙上,尺寸如图,不计杆和滑轮的重量,求支承A 和B 处的约束反力，以及杆BC 的内力F BC . 解:取整体取ADB3、结构如图所示,各杆件自重不计,已知22,qa M qa P ==,求A ,B 处的约束反力. 解:取 为研究对象,画受力图取 为研究对象,画受力图4、由直角曲杆ABC 、DE ，直杆CD 及滑轮组成的结构如图所示,AB 杆上作用有水平均布载荷q ．不计各构件的重量，在D 处作用一铅垂力F ，在滑轮上悬吊一重为P 的重物，滑轮的半径a r =,且F P 2=，OD CO =．求支座E 及固定端A 的约束反力. 解:取 为研究对象,画受力图如图 ,列平衡方程.取 为研究对象,画受力图如图 ,列平衡方程.学号 班级 姓名 成绩空 间 力 系一、思考题1、已知力F 和正方体边长a ，如何求图示力F 对1x 、2y 轴之矩?2、空间一力和一力偶，符合什么条件时可合成一个合力？3、空间力系向A 、B 两点简化，若B A F F =，B A M M =，则A 、B 两点间有什么关系？4、空间平行力系的简化的结果是什么？5、空间任意力系的平衡方程能否用六个力矩方程？6、某一空间力系对不共线的三个点的主矩都等于零，问此力系是否一定平衡？ 二、判断题( ) 1. 空间力系向某点简化时，主矢和主矩都为零，则力系向刚体内任一点简化时,主矢和主矩一定为零．( ) ２.空间力对点之矩在任一轴上的投影等于力对该轴之矩． ( ) ３.空间力系向某点简化时主矢不为零，则该力系一定有合力．( ) ４.空间汇交力系不可能简化为合力偶，空间平行力系不可能简化为力螺旋． 三、选择题1、力在轴上的投影是 ，力在平面上的投影是 ，力对轴之矩为 ，力对点之矩为 ． A. 线段长度 B. 代数量 C. 矢量 D. 分力2、空间任意三力平衡时，此三力必满足的条件是A. 三力平行B. 三力汇交C. 三力共面D. 三力共线 四、计算题1、水平圆盘的半径为r ，外缘C 处作用有已知力F ．力F 位于铅垂平面内，且与C 处圆盘切线夹角为60°，其他尺寸如图所示．求力F 对x 、y 、z 轴之矩． 解：力在坐标轴上的投影：力的作用点位置：则力F 对各轴之矩：=)(F x M =)(F y M=)(F z M2、在如图所示起重机中，已知：AE AD BC AB ===，点A 、B 、D 和E 等均为球铰链连接，如三角形ABC 的投影为AF 线，AF 与y 轴夹角为α，如图．求铅直支柱和各斜杆的内力．解：取铰链C 为研究对象，受力如图所示，建立如图坐标系，列平衡方程∑=0/Y ∑=0Z解得再取铰链B ∑=0X ∑=0Y ∑=0Z解得3、重机装在三轮小车ABC 上．已知起重机的尺寸为：m DB AD 1==，m CD 5.1=，m CM 1=，m KL 4=．机身连同平衡锤F 共重kN P 1001=，作用在G 点，G 点在平面LMNF 之内，到机身轴线MN 的距离m GH 5.0=，如图所示．所举重物kN P 302=．求当起重机的平面LMN 平行于AB 时，车轮对轨道的压力．解：取起重机及三轮小车为研究对象，受力如图所示．建立如图坐标系，列平衡方程：∑=0Z 0)(=∑F x M0)(=∑F y M解得4、如图所示，均质长方形薄板重N P 200=，用球铰链A 和蝶铰链B 固定在墙上，并用绳子CE 维持在水平位置．求绳子的拉力和支座反力． 解：学号 班级 姓名 成绩摩 擦一、填空题1、当作用在物体上的 的合力作用线与接触面法线间的夹角α小于摩擦角时，不论该合力大小如何，物体总是处于平衡状态，这种现象称为 ．２、物块重N W 50=，它与铅垂面间的静滑动摩擦系数2.0=s f ，Q 为垂直于墙面的压力，F 表示墙面对物体的摩擦力．则当(a) N Q 300=时，F = ； (b) N Q 400=时，F = ； (c) N Q 500=时，F = ．３、图示用楔形块劈入物体，接触面的摩擦角为ϕ．楔块重量不计．要使楔块劈入后不致滑出，则两平面间的最大夹角=m α ． 二、判断题( ) 1.静滑动摩擦力F 的大小一定等于法向反力N 与静滑动摩擦系数f 的乘积，即N f F =. ( ) 2.物体受到支承面的全反力(摩擦力与法向反力的合力)与支承面法线间夹角称为摩擦角. ( ) 3.摩擦力属于未知的约束反力，它的大小和方向完全可由平衡方程决定． ( ) 4.考虑摩擦时的平衡是有条件的，平衡方程只是平衡的必要条件，不是充分条件． 三、计算题1、图示两无重杆在B 处用套筒式无重滑块连接，在AD 杆上作用一力偶，其力偶矩m N M A ⋅=40，滑块和AD 杆间的摩擦系数3.0=s f ，求保持系统平衡时力偶矩C M 的范围． 解：（1）设系统处于逆时针转动的临界状态，两杆受力如图(b)所示对AD 杆列平衡方程：∑=0)(F Am ，且=m F 可解出=N F ,=m F对BC 杆列平衡方程：∑=0)(F C m ,可解出=max C M（2）设系统处于顺时针转动的临界状态，两杆受力如图(c)所示对AD 杆列平衡方程：对BC 杆列平衡方程：可解出=min C M故 ≤≤C M2、梯子AB 靠在墙上，其重为N P 200=，如图所示．梯子长为l ，并与水平面交角为D 60=θ．已知接触面间的摩擦系数均为0.25．今有一重650N 的人沿梯爬上，问人所能达到的最高点C 到A 点的距离s 应为多少？解：学号 班级 姓名 成绩静力学综合练习一、判断题( ) 1.不论什么物体，其重心和形心总是在同一点上．( ) 2.力偶只能使物体发生转动，力只能使物体发生移动．( ) 3.若某力系在任意轴上的投影都等于零，则该力系一定是平衡力系．( ) 4.力偶只能使刚体发生转动，而不能使刚体移动．( ) 5.只要两物体接触面不光滑，并有正压力存在，则接触面上的摩擦力一定不为零．二、填空题1、已知平面汇交力系的汇交点为A ，且满足方程0=∑B M （B 为力系平面内的另一点），若此力系不平衡，则可简化为 ．2、已知平面平行力系诸力与y 轴不垂直，且满足方程0=∑Y 此力系不平衡，则可简化为 ．3、正六面体三边长分别为4、4、23；沿AB 个力F ，则力F 对三个坐标轴的力矩分别为：(F x M = ，)(F y M = ，)(F z M = ．三、选择题1、已知某刚体上作用一由四个力组成的平面汇交力系，其力矢关系构成平行四边形，如图所示，则该力系向任一点简化的结果为： ．A.一个力偶B.一个力C.一个力和一个力偶D.平衡2、曲杆重量不计，其上作用一力偶m ，则图（a ）中B点的反力比图（b ）中B 点反力 ．A. 大B.小C.相同3、空间任意力系向某一定点O 简化，若主矢0≠RF ，主矩00≠M ，则此力系简化的最后结果 ．A. 可能是一个力偶，也可能是一个力B. 一定是一个力C. 可能是一个力，也可能是力螺旋D.一定是力螺旋4、如图示，当左右两端木板所受的压力均为F 时，物体A 夹在木板中间静止不动．若两端木板所受的压力各为F 2，则物体A 所受到的摩擦力是原来的 ．A. 一半B. 相同C. 二倍D. 四倍四、计算题1、直杆AB 、EG 和直角杆CD 铰接成如图所示构架．已知水平力kN P 5=，杆重不计，直角杆的D 端置于光滑水平面上，A 为固定铰链，求解C 点的反力．可选择的方案有：A 、先研究整体求出D 点反力，再研究GE 杆，求Ex F ，然后研究CD 杆．B 、先研究整体求出A 、D 点反力，再研究CD 杆，然后研究AB 杆．C 、先研究整体求出A 点反力，再研究AB 杆，然后研究AB 与GE 结合体．D 、先研究整体求D 点反力，再研究CD 杆，然后研究GE 与CD 结合体．E 、将三杆各自拆开，分别列出平衡方程，最后联立求解．解：选择方案 ．现求解如下：2、图示构架在E 、F 、G 处铰接，各杆自重不计．已知:m kN M ⋅=2,m kN q 1=,m l 2=．试求：绳CD 的张力和支座B 的反力．解：。
船舶静力学课后习题答案
=2+165* =
Iyy=2*1/12**753 ＝ m4
Exercise 2-1
或 者：
Ixx=
∫2 BB2/b2 y2Ldy
Iyy
x2bdx
Exercise 2-2
某挖泥船的水线面如图，其中 L=30m, B=, l=12m, b=, l1=2m, l2=, b1=, b2=。求该水线面面积及形心坐标。
Exercise 1-10
B 各站型值： y=± [1
2
x2 2]
序 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
x -30 -24 -18 -12 -6 0 6 12 18 24 30
y0
0
6
4
2
0
-30
-24
-18
-12
-6
0
6
12
18
24
30
精确解：
Exercise 1-10
dx
Exercise 1-10
梯形法：
V=L/10*(Σy-ε) =100/10*(0++++++++++0) =3418 m3
Myoz=L/10*(Σxy-ε) =100/10*(-5*0-4****+0*
Xb= Myoz/V=100/3418= m
辛氏 1 法：
+1*+2*+3*+4*+5*0)*10=100 m4
V=L/30*(Σy) =100/30*(0+4*+2*+4*+2*+4* +2*+4*+2*+4*+0)=3433 m3
静力学和运动学课后思考题答案
A
a
0
t A
AB
aC
a
n D A t aD A
又, 以D角上与AB杆的接触点为动点, 以 AB杆为动系, 分析D点的加速度合成
a
n A
a D aa 0 ae a D ar aC
将此二公式合在一起:
n t n t 0 aA aA aD a A DA a r aC
一. 在长方体的三个边上作用有三个力F, 如图所示. 三个力的大小都相等. 试 问长方体的边长满足什么关系时, 此力系可以合成为一个合力? 并确定合 力作用线的位置.
z
解: 建立坐标如图
c
y
O
原力系的主矢不为零. 根据力系可简化为一合力的条件 应有
FR MO 0
b
x
a
F i F j F k Fa Fc i Fb j 0
F 2 a c b 0 0
即是
ac b
1
z
合力作用线方程:
c
y
r FR MO
O
b
x
a
i j k x y z F a c i Fb j F F F
F y z i F z x j F x y k F a c i Fb j
2 0
a
0
O
AB
30º
( D´) D
600
t aA
I
02
8
3 Vr 0l 2
30º
a ar
n A
B
a l
n A
a 0l
t A
n DA
2 AB
流体静力学实验(包括实验数据结果及思考题)
实验报告：流体静力学实验一、实验目的1、掌握用测压管测定流体静压强的技能。
2、验证不可压缩流体静力学基本方程。
3、通过对流体静力学现象的实验分析，进一步加深基本概念的理解，提高解决静力学实验问题的能力。
二、实验原理重力作用下不可压缩流体静力学基本方程为：c z gp=+ρ 式中：z 为单位重量液体的位能，也称位置水头；p/ρg 为单位重量液体的压能，也称压强水头。
如果自由表面压强p 0与当地大气压p a 压强相等时，液体内任一点相对压强可表示为：gh p ρ= 式中：h 为液体自由表面下任一点液体深度。
三、实验装置1-水箱 4-上水阀 7-调节水箱12 3 4 5123 456789减压常压升压箱体图1图22-气阀5-水泵8-A、B孔3-进水阀6-上水管路9-测压管（1-5）图1为实际实验仪器图，图2为实验仪器内部构造示意图。
图2中左侧水箱及调节水箱部分在图1中封闭在左侧的箱体内。
水箱内液面压强的大小通过箱体面板上减压、常压、升压三个按钮来改变。
四、实验步骤1、记录A、B点位置标高。
2、打开电源开关，按下减压按钮，同时观察测压管，使水箱形成一定的负压，然后松开按钮，待测压管水位稳定后，读取1～5号测压管读数。
3、按下常压按钮，同时观察测压管，使水箱为常压状态，然后松开按钮。
4、按下升压按钮，同时观察测压管，使水箱形成一定的正压，然后松开按钮，待测压管水位稳定后，读取1～5号测压管读数。
5、按下常压按钮，使水箱液面恢复常压状态，关闭电源。
五、实验原始记录1、记录有关常数A点位置标高=0 ㎝, B点位置标高= 3 ㎝2、记录测量值管号次数各测压管液面标高读数（㎝）1 2 3 4 51 p0>p a175.0 325.7 258.1 180.2 237.52 p0<p a263.0 274.5 310.0 263.8 232.0六、实验数据计算1、计算在上述两次测定（p0>p a和p0<p a）中的A点、B点及水箱液面的绝对压强和相对压强。
流体力学实验思考题解答
流体力学实验思考题解答（一）流体静力学实验1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 答：测压管水头指γpZ +，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
从表1.1的实测数据或实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
2、 当0<B p 时，试根据记录数据确定水箱的真空区域。
答：以当00<p 时，第2次B 点量测数据（表1.1）为例，此时06.0<-=cm p Bγ，相应容器的真空区域包括以下3三部分：（1）过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。
（2）同理，过箱顶小杯的液面作一水平面，测压管4中该平面以上的水体亦为真空区域。
（3）在测压管5中，自水面向下深度为0∇-∇=H AP γ的一段水注亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等，均为0∇-∇=H AP γ。
3、 若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定0γ。
答：最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度w h 和o h ，由式o o w w h h γγ=，从而求得o γ。
4、 如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？答：设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算式中，σ为表面张力系数；γ为液体的容重；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。
常温（C t ︒=20）的水，mm dyn /28.7=σ或m N /073.0=σ，3/98.0mm dyn =γ。
水与玻璃的浸润角θ很小，可认为0.1cos =θ。
于是有一般说来，当玻璃测压管的内径大于10mm 时，毛细影响可略而不计。
另外，当水质不洁时，σ减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角θ较大，其h 较普通玻璃管小。
理力材力思考题
a), P P2 1
b), P P2 1
c), 力P 等于力P2 1
7,已知F1 , F2 , F3为平面汇交力系，图中两个三角形的 意义有何不同？
8.如何根据平面汇交力系的力的多边形判断力系有合力或平 衡？ 9.用解析法求平面汇交力系合力时，若取不同的直角坐标轴 所求的的合力是否相同？为什么？ 10.图示两个力系能否平衡？它们三力都汇交于一点，且各力 都不等于零。
12.把均布荷载q的箭头比作“火苗”，把M图的凸面比作“锅 底”，利用微分关系式，能找出它们之间的什么关系？
A. “火苗”向上时， “锅底”向上； “火苗”向下时， “锅 底”向下。 B. “火苗”向上时， “锅底”向下； “火苗”向下时， “锅 底”向上。 C. “火苗”方向与 “锅底”置向之间没有关系 。 D. “火苗”熄灭时，即q =0 “锅底”一定是平的，即M图为水 平线或斜直线。
D.可能出现在同一点上，且σmax/τmax =h/l 。
A
l 2
FP
B
l
b h
FP
2 FP 2
FS图
M图
FPl 4
17.应用梁的挠曲线近似微分方程，应满足什么条件？有三种说 法：1）只要梁的应力不超过强度极限；2）梁处于纯弯曲状态； 3）在小变形及梁的应力不超过比例极限。下列答案那个是对的？
A.1）的说法是正确的。 B. 2）的说法是正确的。 C. 3）的说法是正确的。
D.1），2），3）说法都不合适。
7.一根空心圆轴，其外径为D，内径为d，当D =2d时，其抗扭 截面系数为。
7 A, d 3 16
15 3 15 4 7 B), πd C ), d D), d 4 32 32 16
静力学思考题与习题
（2）用梯形法和辛氏第一法按表格计算排水体积 ∇ ，用梯形法和辛氏第一法按表格计算
某海船中横剖面是长方形。各水线长均为 128m，最大宽度为 15.2m，每隔 1.22m 自
上而下各水线面面积系数是；0.80，0.78，0.72，0.62,0.24 和 0.04。试列表计算： （1）各水线的每厘米吃水吨数； （2）最高水线下的排水量和浮心垂向坐标； （3）自上而下第二水线下的排水量和浮心垂向坐标； （4）最高水线下的方形系数； （5）最高水线下的棱形系数。 2－5 某 船 长为 60m ， 其 水 线 下 横剖 面为 半 圆 形 （ 其 形 心 里 向 的 位 置 距 基线高 为
b=1.5m，l1=2m，l2=1.5m，b1=1.2m，b2=1.5m。求：该水线面面积 Aw 及形心坐标 XB、YB， 。
2－3
某船水线长 L＝100m，在正浮状态时，各站号的横剖面面积如下表所列： 6 54.3 7 44.7 8 30.1 9 13.5 10 0
0 1 2 3 4 5 站号 横剖面面 0 13.3 30.4 44.4 53.8 57.3 积 （1）以适当比例画出该船的横剖面面积曲线； 浮心纵向坐标 XB； （3）求纵向棱形系数 Cp。 2－4
复习思考题
1．何谓船舶的初稳性（作图说明） 、静稳性和动稳性？在研究船舶稳性时为何将稳性分成 初稳性和大倾角稳性，它们之间有何关系？ 2． “等体积倾斜”的原理如何？有什么假定？ 3．船舶浮心移动的轨迹——浮心曲面、浮心轨迹和浮心曲线的含义是什么？ 4．什么叫稳心、稳心半径？初横稳心半径 BM 素有关？ 5．什么是复原力矩？初稳性公式是如何推导的？其适用范围如何？为什么？ 6．什么叫横稳性高？为什么说它是衡量船舶初稳性好坏的主要指标？如何应用它判断船 舶的稳定性？为什么船一般总是横向倾覆而不是纵向翻掉？ 7．在横剖面图上绘出浮心 B、重心 G 和横稳心 M 的位置，并标出浮心、重心和横稳心的 垂向坐标 ZB、ZG 和 ZM，以及横稳心半径 BM ，说明它们与横稳性高 GM 之间的关系。 8．如已知船的长度 L，平均吃水 d，水线面面积漂心位置 XF 和纵倾值 t，通过作图写出 船舶首倾θ角后的首尾吃水公式。 9． 横倾 1o 力矩 Mt 和纵倾 1cm 力矩 MTC 是如何推导的， 它们各有什么用途？试举例说明。 10．已知船舶的 L、Δ平均吃水 d，XB、XG 和 XF，试根据纵稳性高（或纵稳心半径）列 出船的首尾吃水公式。 11．什么是船舶静水力曲线？它包括哪几种性质的曲线？各自又包括哪些曲线？各曲线走 向如何？静水力曲线有什么用途？能否根据某一吃水查出船舶的有关静水力性能。 12．船上重量移动（包括垂向、横向、纵向移动）对稳性和浮态的影响如何？导出它们的 计算公式？ 13．船舶装上或卸下小量重量，对稳性和浮态的影响如何？导出它们的计算公式。 要使船舶在装卸重量后，不产生倾斜，该重量应装卸在什么地方。为什么？若还要船 舶的初稳性高 GM 也不变，那么重量又应该装卸在什么地方？为什么？ 14．说明装卸大量重量对船的稳性和浮态的影响。为什么要利用静水力曲线来计算，并叙 述其计算步骤。 15．悬挂重量和滚动重量对初稳性高的影响如何？ 16．自由液面对船舶稳性的影响如何？减小自由液面影响的办法有哪些？ 17．提高（或改善）船舶初稳性的措施有哪些？最有效的措施是什么？为什么？ 18．叙述船舶倾斜试验的目的和基本原理以及试验方法、步骤和注意事项。 “*” ：纵稳性用同样原理处理。
静力学和运动学课后思考题答案
0
4
AB
0
4
将( 1 ) 式的两边再对时间求一次导数:
A
2 3 cos sin 3 sin
2
) cos (
2
将 900 300 0 0
F 2 a c b 0 0
即是
ac b
1
z
合力作用线方程:
c
y
r FR MO
O
b
x
a
i j k x y z F a c i Fb j F F F
F y z i F z x j F x y k F a c i Fb j
F F3 FN 2 500 0
F
300
mg
H
FN 3
F FN 2 500 0.2FN 2 833.33 N
4
设圆柱体有往上运动趋势的临界平衡 D E H
F2 F1
30
0
取圆柱体A为研究对象 由平衡分析可知D处有相对滑动趋势
F
m
A
F 0 :
0:
F1 F2 0.2FN 2
2 0
a
0
O
AB
30º
( D´) D
600
t aA
I
02
8
3 Vr 0l 2
30º
a ar
n A
B
a l
n A
a 0l
t A
n DA
2 AB
AD
aC 2 ABVr 2
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FBN
W
M
Az'
F Ax
问题11：该力系有几个独立的平衡方程？
9
作业习题分析：已知P，M，D，求平衡时的摩擦系数
方法一 M P
FN 1 FS1
2
FS 2
平衡条件
无滑动临界条件
FN 2
F F M
x y
0 0
o
FS 1 fFN 1 FS 2 fFN 2
f1 1 f2 1
0
1 tanm 1 tanm AC BC 1 tanm 1 tanm
1 tanm BC 1 tanm AC
tanm 0.224
11
问题11:
用什么方法求绳索BD的拉力?
a
D
a
W
a
C
M
W
A
W
B
12
习题4－5分析：求弹簧的刚度系数值(或弹簧力)。
注意： 应用虚位移原
问题1：确定支座A、B处约束力的方向G E CMD
A
B
提示：应用三力平衡定理、力偶的性质、刚化原理
1
问题2：确定支座A的约束力方向 （不计构件自重和所有摩擦）
C B A
C
M1
B
M F
A
F1
应用二力平衡原理(二力构件)
2
问题3：确定支座A的约束力方向 （不计构件自重和所有摩擦）
C
M1
C B
M2
M1
如何确定L轴？
6
问题9：四面体上作用有一空间任意力系，对该四面 体六根轴的取矩方程成立是平衡的充分条件。
l1
MO
FR
o
l2
M l1 0 M l2 0 M 0 l3
Mo 0
l3
{F1 , F2 ,, Fn } {FR , Mo }
平衡条件： FR 0 Mo 0
C B
rP
A
F' F
rF
理几何法时，
必须画出虚位 移矢量图
W F r
P
F
P rP 0
rF rP
F sin(90 )rF P cos rP 0 2
[ F sin(90 ) P cos ]rP 0 2
rP 0 [ ]0
M l 4 0 M l5 0 M 0 l 6
FR 0
7
问题10：三角板上作用有一力偶M，确定 杆2和杆3合力的大小。已知：M，a, b
3
| F2 F3 |
M
2
b
a
1
不计自重
8
作业习题分析：求墙壁的约束力和绳索的拉力
FBC
FAz
M
F Ay
y
0 FBC 0 FBN
af bf c 0
若取
f2 1
FN1 0
10
方法二
d D
M d 3.75cm P
O
A
m
m
AC R cos45 d 0 BC R cos45 d
0
P
C
B
CD tan( 45 m ) AC CD 0 tan( 45 m ) BC
0
AC tan(450 m ) BC tan(450 m )
问题6：空间汇交力系的平衡方程能否用取矩式给出? 问题7：给出空间汇交力系的平衡方程的三矩式：
z
FR
F1
o x
F2
y
M l1 0 M l 2 0 M 0 l3
确定三根轴的位置
5
Fn
问题8：给出空间平行力系 平衡方程的三矩式
z
FR
Fi
y
MO
o
x
M x 0 M y 0 M 0 L
13
问题12: 系统在图示位置平衡,已知F, M, a..如何求A, B处的约束力
45
0
F
M
E C
D
MA
FAx
A
450
B
a
FAy
a
FB
14
问题13: 下图中的系统是否是静定结构?
O
B
D
B
D
C A 瞬态机构 E A
C G 静定结构
15
E
G
问题14: 下图中的系统是否是静定结构?
F
A
B
16
问题15: 确定上图结构中铰链B约束力的方向
B
A
A
M1 M 2
3
问题4：确定铰链A、 B处约束力的方向 （不计构件自重和 所有摩擦）。
A D
F
B
L L L
C
4
问题5：空间汇交力系的平衡方程独立的充分必要条件：
Fx 0 Fy 0 Fz 0
A：三个轴正交； B：三轴不共面；
C：三轴相交不共面；
D：三轴的单位向量不相关