平面任意力系习题
理论力学2.2、平面任意力系的合成与平衡
m F1 OA F2 OB F1 ( OA OB ) F1 AB
3
力 线 作用在刚体上的力可以离开其作用线而平 平 行移动到刚体上任意位置处,但必须对刚体 移 附加一个力偶,附加力偶的力偶矩等于原力 定 对平移后所得新力作用点的力矩。 理
求细绳的拉力和A、B两处的支持力。
解、研究对象：AB，受力 如图所示，则有：
Fix Fiy mD
0 0
(Fi )
0
FB FD G FA c
FA
os
sin 0
FB
BD
G
AB 2
0 sin
FA
AD
0
FA 115.5(N) FB 72.2(N ) FD 129.9(N) 12
例2.2-6、匀质细杆AB长度为L，重量为mg，静 止在半径为r的光滑半圆槽内（图2.2-17），
L=3r；求AB杆与水平线之间的夹角
解、研究对象:AB杆,受力如 图所示,则有:
Fix 0 Fiy 0 mO (Fi ) 0
FB FB
cos(2 ) FD sin sin(2 ) FD cos
d mO 2402 3.39(m) FR 709 .5
xE
d
sin
3.39 sin 70.8
3.59(m)
y yE tan 70.8 (x xE ) y 2.87x 10.31 0
10
课堂练习题(图示)：
理论力学习题及答案1-7整理
第1章静力分析习题1．是非题（对画√，错画×）1-1.凡在二力作用下的约束称为二力构件。
（）1-2.在两个力作用下，使刚体处于平衡的必要条件与充分条件式这两个力等值、反向、共线。
（）1-3.力的可传性只适用于一般物体。
（）1-4.合力比分力大。
（）1-5.凡矢量都可以用平行四边形法则合成。
（）1-6.汇交的三个力是平衡力。
（）1-7.约束力是与主动力有关的力。
（）1-8.作用力与反作用力是平衡力。
（）1-9.画受力图时，对一般的物体力的可沿作用现任以的滑动。
（）1-10. 受力图中不应出现内力。
（）2．填空题（把正确的答案写在横线上）1-11.均质杆在A、B两点分别于矩形光滑槽接触，并在如图所示情况下平衡。
A点的受力方向为，B点的受力方向为。
1-12.AB杆自重不计，在5个已知力作用下处于平衡，则作用于B点的四个力的合力F R的大小F R= ，方向沿。
题1-11图F3R题1-12图3. 简答题1-13.如图所示刚体A、B自重不计，在光滑斜面上接触。
其中分别作用两等值、反向、共线的力F1和F2，问A、B是否平衡？若能平衡斜面是光滑的吗？1-14.如图所示，已知A点作用力F，能否在B点加一力使AB杆平衡？若能平衡A点的力F的方向应如何？1-15.如图所示刚架AC和BC，在C 处用销钉连接，在A、B处分别用铰链支座支承构件形成一个三铰拱。
现将作用在杆BC上的力F沿着其作用线移至刚体AC上。
不计三铰刚架自重。
试问移动后对A、B、C约束反力有没有影响？为什么？1-16.在刚体上的加上任意个的平衡力系，能改变原来力系对刚体的作用吗？但对于变形体而言又是如何？1-17.为什么说二力平衡条件、加减平衡力系原理和力的可传性等只能适用于刚体？1-18.如何区分二力平衡力和作用力与反作用力？1-19.为什么受力图中不画内力？如何理解？1-20.如何判定二力体或者二力杆？(a)(c)(d) (e)(g)(h)题1-21图题1-13图题1-14图题1-15图4．受力分析题1-21.画出下列标注字母物体的受力图，未画重力的各物体其自重不计，所有接触面均为光滑接触。
平面任意力系习题
A
a
D
E
F
a
4m
B
1E
B
C
A
F
G
D
ll
6
6
a
a
题 3-28图
题3-29图
3-30.构架由杆 ACE 、DEF 、BCD 铰接而成的， 所受的力及几何尺寸如图所示，各杆的
自重不计，试求杆 BCD 在铰链 C 处给杆 ACE 的力。
D
A b
E a
C a
B
b
b
题 3-30图
3-31.如图所示的构架，起吊重物的重为 滑轮和杆的自重，几何尺寸如图，试求支座
B1
2
A
α
题 3-37图
4F 4F
F
3
a
1
F
2
a
a
a
a
a
题 3-36 图
（）
3-9.桁架中的杆是二力杆。 （ ）
3-10.静滑动摩擦力 F 应是一个范围值。 （ ）
2. 填空题（把正确的答案写在横线上）
3-11.平面平行力系的平衡方程
n
n
M A (Fi ) 0
M B(Fi ) 0 ，
i1
i1
其限制条件
。
3-12. 题 3-12 图平面力系，已知： F1=F 2=F 3=F 4=F , M=Fa ， a 为三角形边长，如以 A
C
A
l /2
l /2
l/6 B
题3-26图
3-27.均质杆 AB 重为 P1，一端用铰链 A
支与墙面上，并用滚动支座 C 维持平衡，另一端又与重为 P2 的均质杆 BD 铰接，杆 BD 靠
与光滑的台阶 E 上，且倾角为 α ，设 AC 2 AB , BE 2 BD 。试求 A 、 C 和 E 三处的约
第三章-平面任意力系
第三章 平面任意力系[习题3-1] x 轴与y 轴斜交成α角，如图3-23所示。
设一力系在xy 平面内，对y 轴和x 轴上的A 、B 两点有0=∑iA M ，0=∑iB M ，且0=∑iy F ，0≠∑ix F 。
已知a OA =，求B 点在x 轴上的位置。
解：因为0==∑iA A M M ，但0≠∑ix F ，即0≠R F ，根据平面力系简化结果的讨论（2）可知，力系向A 点简化的结果是：R F 是原力系的合力，合力R F 的作用线通过简化中心A 。
又因为0==∑iB B M M ，但0≠∑ix F ，即0≠R F ，根据平面力系简化结果的讨论（2）可知，力系向B 点简化的结果是：R F 是原力系的合力，合力R F 的作用线通过简化中心B 。
一个力系的主矢量是一个常数，与简化中心的位置无关。
因此，合力R F 的作用线同时能过A 、B 两点。
又因为0==∑iy Ry F F ，所以合力R F 与y 轴垂直。
即AB 与y 垂直。
由直角三角形OAB 可知，B 点离O 点的距离为： αcos ab =[习题3-2] 如图3-24所示，一平面力系(在oxy 平面内)中的各力在x 轴上投影之代数和等于零，对A 、B 两点的主矩分别为m kN M A ⋅=12，m kN M B ⋅=15，A 、B 两点的坐标分别为（2，3）、（4，8），试求该力系的合力(坐标值的单位为ｍ)。
解：由公式（3-5）可知：)(212R O O O F M M M +=)(R B A B F M M M +=)()(Ry B Rx B A B F M F M M M ++=依题意0=Rx F ，故有：)(Ry B A B F M M M +=)24(1215-⨯+=Ry F 32=Ry F )(5.1kN F Ry = kN F F Ry R 5.1==)(85.112m F M a R A ===故C 点的水平坐标为：m x 6-=。
3 平面任意力系习题一
3 平面任意力系（习题一）4.l 计算下列各图中F 力对O 点之矩。
图题4-14.2 分别求下图所示三个力偶的合力偶矩，已知；1180F F N '==，22130F F N '==，33100F F N '==；170d cm =，260d cm =，350d cm =。
图题4-24.3求图示梁上分布荷载对B 点之矩。
图题4.34.4各梁受荷载情况如图题2.3所示，试求(1)各力偶分别对A 、B 点的矩。
(2)各力偶中二个力在x 、y 轴上的投影。
图题4.44.5 求图题4.5示各梁的支座反力图题4.5 图题4.64.6 如图题4.6所示，已知皮带轮上作用力偶矩80m N m =⋅，皮带轮的半径0.2d m =，皮带紧拉边力N F T 5001=，求平衡时皮带松边的拉力2T F 。
4.7 如图所示，四个力作用于O 点，设F 1=50N ，F 2=30N ，F 3=60N ，F 4=100N 。
试分别用几何法和解析法求其合力。
题4.7 (a)图 题4.7 (b)图4.8 拖动汽车需要用力F=5kN ，若现在改用两个力F1和F2，已知F1与汽车前进方向的夹角20=α，分别用几何法和解析法求解：（1）若已知另外一个作用力F2与汽车前进方向的夹角 30=β，试确定F1和F2的大小； （2）欲使F2为最小，试确定夹角β及力F1、F2的大小。
图题4.84.9 支架由杆AB 、AC 构成，A 、B 、C 三处都是铰链约束。
在A 点作用有铅垂力F ，用两种方法求在图示两种情况下杆AB 、AC 所受的力，并说明所受的力是拉还是压。
题4.9图 题4.10图4.10 简易起重机如图所示，重物W=100N ，设各杆、滑轮、钢丝绳自重不计，摩擦不计，A 、B 、C 三处均为铰链连接。
求杆件AB 、AC 受到的力。
平面任意力系习题答案
平面任意力系习题答案平面任意力系是指作用在物体上的力不满足平面力偶系或平面共面力系的条件，即力的作用线不在同一平面上，也不互相平行。
解决这类问题通常需要应用静力学的基本原理，如力的平衡条件、力矩平衡等。
习题1：已知一平面任意力系作用在刚体上，力F1=50N，方向为水平向右；力F2=30N，方向为竖直向上；力F3=40N，方向为与水平面成30度角斜向上。
求力系的合力。
答案：首先，将力F3分解为水平分量和竖直分量：- 水平分量：F3x = F3 * cos(30°) = 40 * (√3/2) = 20√3 N- 竖直分量：F3y = F3 * sin(30°) = 40 * (1/2) = 20 N然后，计算合力的水平分量和竖直分量：- 水平合力：Fx = F1 + F3x = 50 + 20√3 N- 竖直合力：Fy = F2 + F3y = 30 + 20 N最后，计算合力的大小和方向：- 合力大小：F = √(Fx^2 + Fy^2) = √((50 + 20√3)^2 + (30 + 20)^2) N- 方向：与水平面夹角θ满足tan(θ) = Fy / Fx习题2：一个平面任意力系作用在刚体上，已知力F1=60N，作用点A；力F2=40N，作用点B；力F3=50N，作用点C。
A、B、C三点不共线。
求力系的合力矩。
答案：首先，计算各力对任意一点（如A点）的力矩：- 力矩M1 = 0（因为力F1作用在A点，力矩为0）- 力矩M2 = F2 * (B到A的距离)- 力矩M3 = F3 * (C到A的距离)然后，计算合力矩：- 合力矩M = M1 + M2 + M3由于题目没有给出具体的距离，我们无法计算出具体的数值。
但是，上述步骤提供了计算合力矩的方法。
习题3：已知一平面任意力系作用在刚体上，力F1和F2的合力为100N，方向与F1相反，求F1和F2的大小。
答案：设F1的大小为xN，F2的大小为yN。
平面任意力系习题
第3章 平面任意力系习题1、就是非题(对画√,错画×)3-1、平面任意力系的主矢0∑='=n1i i R F F =时,则力系一定简化一个力偶。
( )3-2、平面任意力系中只要主矢0∑≠'=n1i i R F F =,力系总可以简化为一个力。
( )3-3、平面任意力系中主矢的大小与简化中心的位置有关。
( )3-4、平面任意力系中主矩的大小与简化中心的位置无关。
( ) 3-5、作用在刚体上的力可以任意移动,不需要附加任何条件。
( )3-6、作用在刚体上任意力系若力的多边形自行封闭,则该力系一定平衡。
( ) 3-7、平面任意力系向任意点简化的结果相同,则该力系一定平衡。
( )3-8、求平面任意力系的平衡时,每选一次研究对象,平衡方程的数目不受限制。
( ) 3-9、桁架中的杆就是二力杆。
( )3-10、静滑动摩擦力F 应就是一个范围值。
( ) 2、填空题(把正确的答案写在横线上)3-11、平面平行力系的平衡方程0)(0)(i i ==∑∑==F F n1i Bn1i A MM ,其限制条件 。
3-12、题3-12图平面力系,已知:F 1=F 2=F 3=F 4=F ,M=Fa ,a 为三角形边长,如以A 为简化中心,则最后的结果其大小 ,方向 。
3-13、平面任意力系向任意点简化除了简化中心以外,力系向 简化其主矩不变。
3-14、平面任意力系三种形式的平衡方程: 、 、 。
3-15、判断桁架的零力杆。
题3-13a 图 、题3-13b 图 。
3F 4题3-12图题3-13图(a)(b)3、简答题3-16、平面汇交力系向汇交点以外一点简化,其结果如何？(可能就是一个力？可能就是一个力偶？或者就是一个力与一个力偶？),则此力系的最终结果就是什么？题3-21图'题3-22图(2)(1)C5KN3-18、为什么平面汇交力系的平衡方程可以取两个力矩方程或者就是一个投影方程与一个力矩方程？矩心与投影轴的选择有什么条件？3-19、如何理解桁架求解的两个方法？其平衡方程如何选取？3-20、摩擦角与摩擦因数的关系就是什么？在有摩擦的平衡问题时应如何求解？4、计算题3-21、已知F 1=150N,F 2=200N,F 3=300N,N 200='=F F ,求力系向点O 简化的结果,合力的大小及到原点O 的距离。
工程力学-平面任意力系习题
平面任意力系习题
一、选择题
1、在刚体同一平面内A,B,C 三点上分别作用1F ,2F ,3F 三个力，并构成封闭三角形，如图所示，则此力系的简化结果是（
）。
A、力系平衡；
B 、力系可以简化为合力；
C 、力系可以简化为合力偶；
D 、力系简化为一个合力和一个合力偶。
1
F 2
F 3F 2、某一平面平行力系各力的大小、方向和作用线的位置如图，则此力系的简化结果与简化中心的位置（）
A 、无关；B、有关；C、无法确定。
3、若某一平面任意力系对其作用面内某一点之矩的代数和等于零，即
()∑=0F M A 时，则该力系的简化结果为（
）。
A、一定平衡；
B、一个合力偶；
C、不可能简化为合力偶；
D、一个合力和一个合力偶。
二、填空题
1、平面任意力系三矩式平衡方程限制条件（
）。
2、平面任意力系二矩式平衡方程限制条件（
）。
3、平面平行力系有(
)个独立的平衡方程；面任意力系有()个独立的平衡方
程。
三、计算题
1、已知：F、M、q、L，各杆自重不计，试求A、C处约束反力。
2、求图示组合梁支座的约束反力。
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第3章 平面任意力系习题
一.是非题（对画√，错画×）
1.平面任意力系的主矢0∑='=n
1i i R F F =时，则力系一定简化一个力偶。
（ ）
2.平面任意力系中只要主矢0∑≠'=n
1
i i R F F =，力系总可以简化为一个力。
（ ）
3.平面任意力系中主矢的大小与简化中心的位置有关。
（ ）
4.平面任意力系中主矩的大小与简化中心的位置无关。
（ ）
5.作用在刚体上的力可以任意移动，不需要附加任何条件。
（ ）
6.作用在刚体上任意力系若力的多边形自行封闭，则该力系一定平衡。
（ ）
7.平面任意力系向任意点简化的结果相同，则该力系一定平衡。
（ ）
8.求平面任意力系的平衡时，每选一次研究对象，平衡方程的数目不受限制。
（ ） 9.桁架中的杆是二力杆。
（ ）
10.静滑动摩擦力F 应是一个范围值。
（ ） 二.填空题（把正确的答案写在横线上） 11.平面平行力系的平衡方程0)(0
)(i i ==∑∑==F F n
1
i B
n
1i A M
M ，
其限制条件 。
12.题3-12图平面力系，已知：F 1=F 2=F 3=F 4=F ,M=Fa ，a 为三角形边长，如以A 为简化中心，则最后的结果其大小 ，方向 。
13.平面任意力系向任意点简化除了简化中心以外，力系向 简化其主矩不变。
14.平面任意力系三种形式的平衡方程： 、 、 。
15.判断桁架的零力杆。
题3-13a 图 、题3-13b 图 。
3
F 4
题3-12图
题3-13图
(a)
(b)
三.简答题
16.平面汇交力系向汇交点以外一点简化，其结果如何？（可能是一个力？可能是一个力偶？或者是一个力和一个力偶？）
题3-21图
'
题3-22图
(2)
(1)
C
5KN
18.为什么平面汇交力系的平衡方程可以取两个力矩方程或者是一个投影方程和一个力矩方程？矩心和投影轴的选择有什么条件？
19.如何理解桁架求解的两个方法？其平衡方程如何选取？
20.摩擦角与摩擦因数的关系是什么？在有摩擦的平衡问题时应如何求解？ 4.计算题
21.已知F 1=150N ，F 2=200N ，F 3=300N ，N 200='=F F ，求力系向点O 简化的结果，合力的大小及到原点O 的距离。
22.求图示各物体的支座约束力，长度单位为m 。
23.图示行走式起重机，重为P =500kN ，其重心到右轨的距离为1.5m ，起重机起重的重量为P 1=250kN ，到右轨的距离为10m ，跑车自重不计，使跑车满载和空载起重机不至于翻倒，求平衡锤的最小重量为P 2以及平衡锤到左轨的最大距离x 。
24.水平梁AB 由铰链A 和杆BC 支持，如图所示。
在梁的D 处用销子安装半径为r =0.1m 的滑轮。
有一跨过滑轮的绳子，其一端水平地系在墙上，另一端悬挂有重为P =1800N 的重物。
如AD =0.2m ，BD =0.4m ，ϕ=45°，且不计梁、滑轮和绳子的自重。
求固定铰支座A 和杆BC 的约束力。
题3-24图
25.求图示多跨静定梁的支座约束力。
题3-25图
(a)
q
(b)
26.求图示的三铰拱式屋架拉杆AB 及中间C 铰所受的力，屋架所受的力及几何尺寸如图所示，屋架自重不计。
题3-26
图
3-27.均质杆AB 重为P 1，一端用铰链A
支与墙面上，并用滚动支座C 维持平衡，另一端又与重为P 2的均质杆BD 铰接，杆BD 靠
与光滑的台阶E 上，且倾角为α，设AB AC 32=,BD BE 3
2
=。
试求A 、C 和E 三处的约
束力。
题3-27图
28.图示的组合梁由AC 和CD 铰接而成，起重机放在梁上，已知梁重为P 1=50kN ，重心在铅直线EC 上，起重荷载为P =10kN ，不计梁的自重，试求支座A 、D 处的约束力。
29.构架由杆AB 、AC 和DF 铰接而成，如图所示。
在杆DEF 上作用一力偶矩为M 的力偶，不计各杆的自重。
试求杆AB 上的铰链A 、D 、B 处所受的力。
题3-28图
题3-29图
30.构架由杆ACE 、DEF 、BCD 铰接而成的，所受的力及几何尺寸如图所示，各杆的自重不计，试求杆BCD 在铰链C 处给杆ACE 的力。
题3-30图
31.如图所示的构架，起吊重物的重为1200N ，细绳跨过滑轮水平系于墙面上，不计滑轮和杆的自重，几何尺寸如图，试求支座A 、B 处的约束力，杆BC 的内力。
题3-31图
B
C
3-32.三铰拱结构受力及几何尺寸
如图所示，试求支座A 、B 处的约束力。
题3-32图
20kN/m
(a)
(b)
33.平面桁架荷载及尺寸如图所示，试求桁架中各杆的内力。
题3-33图
(a)(b)
34.平面桁架受力如图所示，ABC为等边三角形，且AD=DB。
试求杆CD的内力。
题3-34图
35.平面桁架受力如图所示，试求1、2、3杆的内力。
题3-35图
1
36.图示桁架中受力及尺寸如图所示，求1、2、3杆的内力。
37.尖劈起重装置尺寸如图所示，A 的顶角为α，物快B 受力F 1的作用，物快A 、B 间的摩擦因数为f （由滚珠处的摩擦忽略不计），物快A 、B 的自重不计，试求使系统保持平衡的力F 2的范围。
题3-37
图
题3-36图。