平面任意力系习题 (3)
理论力学 平面任意力系例题
60
l
l
F
B
F
D
60
l
l D M
M
B
3l
G
F1
l MA
G FAy
x A FAx
17
A
q
例题
平面任意力系
2. 按图示坐标，列写平衡方程。
F
60
例 题 5
y l l D M
F F
x
0,
B
FAx F1 F sin 60 0
y
0,
FAy G F cos 60 0
M作用，梁的跨度为l，求固定端的约束力。
F
45
q
A l
M
B
14
例题
平面任意力系
q
A y
例 题 4
2. 列平衡方程
M
45
F
解： 1. 取梁为研究对象，受力分析如图
B
l
Fx 0,
Fy 0,
FAx F cos 45 0
FAy ql F sin 45 0
q FAx
力系对O点的主矩为
MO
O
主矢FR在第四象限内，与x轴的夹角为 –70.84o。M
O
M F
O
FRx
70.84
A
F1 3 m G1 1.5 m G2 3.9 m 2 355 kN m
FRy
FR
7
例题
平面任意力系
2. 求合力与基线OA的交点到O点的距离 x。 合力FR的大小和方向与主矢FR相同。 合力作用线位置由合力矩定理求得。
平面任意力系习题及答案
平面任意力系习题及答案平面任意力系习题及答案力学是物理学的一个重要分支，研究物体受力的作用和运动规律。
平面任意力系是力学中的一个重要概念，它涉及到多个力在平面内的作用和平衡问题。
在本文中，我们将探讨一些关于平面任意力系的习题，并提供相应的答案。
1. 问题描述：一个物体受到三个力的作用，力的大小和方向分别为F1=10N，θ1=30°；F2=15N，θ2=120°；F3=8N，θ3=210°。
求物体所受合力的大小和方向。
解答：首先，我们需要将力的分量计算出来。
根据三角函数的定义，我们可以得到F1x=F1*cosθ1=10*cos30°=8.66N，F1y=F1*sinθ1=10*sin30°=5N；F2x=F2*cosθ2=15*cos120°=-7.5N，F2y=F2*sinθ2=15*sin120°=12.99N；F3x=F3*cosθ3=8*cos210°=-6.93N，F3y=F3*sinθ3=8*sin210°=-4N。
然后，我们将分量相加，得到合力的分量。
Fx=F1x+F2x+F3x=8.66N-7.5N-6.93N=-5.77N，Fy=F1y+F2y+F3y=5N+12.99N-4N=13.99N。
最后，我们可以利用勾股定理计算合力的大小和方向。
合力的大小为F=sqrt(Fx^2+Fy^2)=sqrt((-5.77N)^2+(13.99N)^2)=15.16N，合力的方向为θ=arctan(Fy/Fx)=arctan(13.99N/-5.77N)=-68.6°。
因此，物体所受合力的大小为15.16N，方向为-68.6°。
2. 问题描述：一个物体受到四个力的作用，力的大小和方向分别为F1=8N，θ1=30°；F2=12N，θ2=120°；F3=10N，θ3=210°；F4=6N，θ4=300°。
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-=。
第四章 平面任意力系
第四章平面任意力系一、判断题1.设平面一般力系向某点简化得到一合力。
如果另选适当的点简化，则力系可简化为一力偶。
对吗？（✖）2.如图所示，力F和力偶（F'，F"）对轮的作用相同，已知，F'=F"=F。
（✖）3.一般情况下，力系的主矩随简化中心的不同而变化。
（✔）4.平面问题中，固定端约束可提供两个约束力和一个约束力偶。
（✔）5.力系向简化中心简化，若R'=0，M b=0，即主矢、主矩都等于零，则原平面一般力系是一个平衡力系，对吗？（✔）6.力偶可以在作用面内任意转移，主矩一般与简化中心有关，两者间有矛盾，对吗？（✖）7.组合梁ABCD受均布载荷作用，如图所示，均布载荷集度为q，当求D处约束反力时，可将分布力简化为在BE中点的集中力3qa，对吗？（✖）8.桁架中，若在一个节点上有两根不共线的杆件，且无载荷或约束力作用于该节点，则此二杆内力均为零，对吗？（✔）9.力的平移定理的实质是，作用于刚体的一个力，可以在力的作用线的任意平面内，等效地分解为同平面内另一点的一个力和一个力偶；反过来，作用于刚体某平面内的一个力和一个力偶也可以合成为同平面内另一点的一个力，对吗？（✔）10.当向A点简化时，有R=0，M A≠0，说明原力系可以简化为一力偶，其力偶矩就为主矩M A，其与简化中心无关。
所以将R=0，M A≠0再向原力系作用面内任意点B简化，必得到R=0，M B=M A≠0的结果，对吗？（✔）二、选择题1.对任何一个平面力系（）。
A.总可以用一个力与之平衡B.总可以用一个力偶与之平衡C.总可以用合适的两个力与之平衡D.总可以用一个力和一个力偶与之平衡2.如图所示，一平面力系向0点简化为一主矢R’和主矩M0，若进一步简化为一合力，则合力R为（）。
M⁄R） B.合力矢R位于O合力矢R位于B（OB≠OC.合力矢R=R’位于B（OB=O M⁄R）D.合力矢R=R’位于A（OA=0M⁄R）3.如图所示，结构在D点作用一水平力F，大小为F=2kN，不计杆ABC的自重，则支座B 的约束反力为（）A.R B≤2kNB.R B=2kNC.R B＞2kND.R B=04.如图所示，一绞盘有三个等长的柄，长为L，相互夹角为120°，每个柄作用于柄的力P将该力系向BC连线的中点D简化，其结果为（）A.R=P，M D=3PLB.R=0，M D=3PLC.R=20，M D=3PLD.R=0，M D=2PL5.悬臂梁的尺寸和载荷如图所示，它的约束反力为（）。
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。
理论力学作业参考答案
平面任意力系(一)一、填空题1、平面任意力系的主矢RF '与简化中心的位置 无 关,主矩o M 一般与简化中心的位置 有 关,而在__主矢为零___的特殊情况下,主矩与简化中心的位置 无 __ 关.2、当平面力系的主矢等于零，主矩不等于零时，此力系合成为_一个合力偶.3、如右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 0R F '≠,0A M ≠ ,此力系向B 点简化的结果是0RF '≠,0A M = . 4、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∑A m 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 =___/cos l θ ____.（题4图） （题5图）5、折杆ABC 与CD 直杆在C 处铰接,CD 杆上受一力偶m N 2⋅=M 作用,m 1=l ,不计各杆自重,则A 处的约束反力为___2N___. 二、判断题(√ ) 1.若一平面力系对某点之主矩为零,且主矢亦为零，则该力系为一平衡力系.(√ ) 2.在平面力系中，合力一定等于主矢.(× ) 3.在平面力系中，只要主矩不为零，力系一定能够进一步简化.1F 2F 3F 4F AB(√ ) 4.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.(×) 5.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.(× ) 6.平面任意力系平衡的充要条件为力系的合力等于零.(× ) 7.设一平面任意力系向某一点简化得一合力,如另选适当的点为简化中心,则力系可简化为一力偶.(√ ) 8.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.( × ) 9.图示二结构受力等效.三、选择题1、关于平面力系与其平衡方程式，下列的表述正确的是_____D_ ___A.任何平面任意力系都具有三个独立的平衡方程。
第3章 平面任意力系
9．已知作用于刚体上所有力在某一坐标轴上投影的代数和等于零，则这些力的合力为零，刚体处于平衡。(×)
10．平面任意力系平衡的必要与充分条件是：力系的主矢和力系对任何一点的主矩都等于零。(√)
11．桁架是一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构，它在受力以后几何形状可以发生改变。(×)
圆柱体O：
解得：
板BC：
其中： ，解得
引入 ，下面求 的最大值。由于 ，有
，即 ，此时， 有极大值，而 有极小值，其值为 。
3-6求图3.32所示悬臂梁的固定端的约束反力。已知 。
解：选悬臂梁AB为研究对象，受力分析如图所示。列平衡方程，有
其中 。联立求解，可得：
， ，
3-7如图3.33(a)、(b)所示承重架，不计各杆与滑轮的重量。A、B、C、D处均为铰接。已知AB=BC=AD=250mm，滑轮半径R=100mm，重物重W=1000N。求铰链A、D处的约束反力。
整体：
杆BC：
其中： ， ， ，联立求解，可得：
， ， ， ， ，
3-10构架由ABC、CDE、BD三杆组成，尺寸如图3.36所示。B、C、D、E处均为铰链。各杆重不计，已知均布载荷q，求点E反力和杆BD所受力。
解：分别选整体和AC杆为研究对象，受力分析如图所示。分别列平衡方程，有
整体：
杆BC：
联立求解，可得：
(←)
对于点A之矩的矩为
( )
（b）平行分布力的合力为：
(↓)
对于点A之矩的矩为
( )
3-4静定多跨梁的荷载及尺寸如图3.30(a)、(b)所示，长度单位为m，求支座约束反力。
gxt3第三章工程力学课后题答案
第三章 平面任意力系3-1 如图（a ）所示，已知F 1=150N ，F 2=200N ，F 3=300N ，N 200='=F F 。
求力系向O 点简化的结果，并求力系合力的大小及其与原点O 的距离d 。
解：（1）将力系向O 点简化N6.43752300101200211505210121321R-=---=---=∑='F F F F F x xN6.16151300103200211505110321321R-=+--=+--=∑='F F F F F y y()()N F F F y x 5.4666.1616.437222R 2R R=-+-='+'='设主矢与x 轴所夹锐角为θ，则有61206.4376.161arctanarctanRR '︒=--=''=x y F F θ因为0R <'x F ，0R <'y F ，所以主矢F ＇R在第三象限。
08.02002.0513001.02115008.02.0511.021)(31⨯-⨯+⨯=⨯-⨯+⨯==∑F F F M M O O F(a)(b) (c)将力系向O 点简化的结果如图（b ）。
(2)因为主矢和主矩都不为零，所以此力系可以简化为一个合力如图（c ），合力的大小mm 96.4504596.05.46644.21N 5.466RR R ====='=m F M d F F o3-2重力坝的横截面形状如图（a ）所示。
为了计算的方便，取坝的长度（垂直于图面）l =1m 。
已知混凝土的密度为2.4×103 kg/m 3，水的密度为1×103 kg/m 3，试求坝体的重力W 1，W 2和水压力P 的合力F R ，并计算F R 的作用线与x 轴交点的坐标x 。
解：（1）求坝体的重力W 1，W 2和水压力P 的大小kNN dy y dy y q P mN y dyy dy y q 5.9922105.9922245108.9)45(108.9)()45(108.9)45(8.91011)(3234534533=⨯=⨯⨯=⋅-⨯=⋅=-⨯=-⨯⨯⨯⨯⨯=⎰⎰（2）将坝体的重力W 1，W 2和水压力P 向O 点简化，则kN 5.9922R==∑='P F F x xkN 3057621168940821R-=--=--=∑='W W F F y y()kN 7.32145305765.9922222R 2R R=-+='+'='y x F F FkN N W kN N W 2116810211688.9104.2136)545(2194081094088.9104.218)545(332331=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯+==⨯=⨯⨯⨯⨯⨯+=(a) (b) (c)设主矢与x 轴所夹锐角为θ，则有︒=-=''= 02.725.992230576arctanarctanRR x y F F θ因为0R >'x F ，0R <'y F ，所以主矢F ＇R在第四象限，如图（b ）。
理论力学试题库参考资料
2014级理论力学期末考试试题题库理论力学试题第一章物系受力分析画图题1、2、3、4、5、第二章平面汇交力系计算题1、2、3、4、5、6、7、第三章平面任意力系计算题2、4、5、7、8、第四章空间力系计算题1、2、3、4、5、6、第五章静力学综合填空题1、作用在刚体上某点的力，可以沿着其作用线移动到刚体上任意一点，并不改变它对刚体的作用效果。
2、光滑面约束反力方向沿接触面公法线指向被约束物体。
3、光滑铰链、中间铰链有1个方向无法确定的约束反力,通常简化为方向确定的 2 个反力。
4、只受两个力作用而处于平衡的刚体，叫二力构件,反力方向沿二力作用点连线。
5、约束力的方向与该约束所能阻碍的位移方向相反 .6、柔软绳索约束反力方向沿绳索 ,指向背离被约束物体.7、在平面只要保持力偶矩和转动方向不变，可以同时改变力偶中力的大小和力臂的长短，则力偶对刚体的作用效果不变。
8、力偶的两个力在任一坐标轴上投影的代数和等于零，它对平面的任一点的矩等于力偶矩，力偶矩与矩心的位置无关。
9、同一平面的两个力偶,只要力偶矩相等,则两力偶彼此等效.10、平面汇交力系可简化为一合力 ,其大小和方向等于各个力的矢量和,作用线通过汇交点.11、平面汇交力系是指力作用线在同一平面 ,且汇交与一点的力系.12、空间平行力系共有 3 个独立的平衡方程.13、空间力偶对刚体的作用效果决定于力偶矩大小、力偶作用面方位、力偶的转向三个因素。
14、空间任意力系有 6 个独立的平衡方程.15、空间汇交力系的合力等于各分力的矢量和,合力的作用线通过汇交点 . 第五章静力学综合摩擦填空题1、当作用在物体上的全部主动力的合力作用线与接触面法线间的夹角小于摩擦角时，不论该合力大小如何，物体总是处于平衡状态，这种现象称为自锁现象.2、答案：50N3、答案：φm/24、静摩擦力Fs的方向与接触面间相对滑动趋势的方向相反，其值满足__0<=F S<=F MAX摩擦现象分为滑动摩擦和__滚动摩阻__两类。
平面任意力系习题汇总
习题3-1．求图示平面力系的合成结果，长度单位为m。
解：(1)取O点为简化中心，求平面力系的主矢：
求平面力系对O点的主矩：
(2)合成结果：平面力系的主矢为零，主矩不为零，力针。
习题3－2．求下列各图中平行分布力的合力和对于A点之矩。
解：(1)平行力系对A点的矩是：
解：(1)研究AB杆，受力分析（注意BC是二力杆），画受力图：
列平衡方程：
(2)研究铰C，受力分析（注意BC、CD、CE均是二力杆），画受力图：
由力三角形：
其中：
(3)研究OE，受力分析，画受力图：
列平衡方程：
习题3－10．图示液压升降装置，由平台和两个联动机构所组成，联动机构上的液压缸承受相等的力（图中只画了一副联动机构和一个液压缸）。连杆EDB和CG长均为2a，杆端装有滚轮B和C，杆AD铰结于EDB的中点。举起重量W的一半由图示机构承受。设W=9800N，a=0.7m，l=3.2m，求当θ=60o时保持平衡所需的液压缸的推力，并说明所得的结果与距离d无关。
解：(1)研究整体，受力分析（注意1杆是二力杆），画受力图：
列平衡方程：
解方程组：
(2)研究1杆（二力杆），受力分析，画受力图：
由图得：
(3)研究铰C，受力分析，画受力图：
由力三角形得：
杆1和杆3受压，杆2受拉。
习题3－9．图示破碎机传动机构，活动颚板AB=60cm，设破碎时对颚板作用力垂直于AB方向的分力P=1kN，AH=40cm，BC=CD=60cm，OE=10cm；求图示位置时电机对杆OE作用的转矩M。
图中的几何关系是：
(3)列平衡方程
(4)解方程组：
反力实际方向如图示；
(5)研究BC杆，是二力杆，画受力图：
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习题答案在学习物理学的过程中，平面任意力系习题是非常重要的一部分。
通过解答这些习题，我们可以更好地理解和应用力学原理，提高我们的分析和解决问题的能力。
在本文中，我将为大家提供一些平面任意力系习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。
1. 题目：一个物体受到三个力的作用，分别是F1 = 10N，F2 = 15N，F3 = 20N，方向分别为水平向右、竖直向上和水平向左。
求物体所受合力的大小和方向。
解答：首先，我们需要将这三个力进行向量叠加。
由于F1和F3的方向相反，所以它们可以相互抵消，只需要计算F2的向量和即可。
设物体所受合力为F，根据力的平衡条件，有F + F2 = 0。
由此可得F = -F2 = -15N。
根据向量的定义，我们可以知道F的方向是竖直向下。
综上所述，物体所受合力的大小为15N，方向为竖直向下。
2. 题目：一个物体受到两个力的作用，分别是F1 = 20N，F2 = 30N，方向分别为水平向右和竖直向上。
已知物体所受合力的大小为40N，方向与F1的方向夹角为60°，求F2的大小和方向。
解答：设F2的大小为F，根据三角函数的定义，我们可以得到F1的水平分量为F1x = F1 * cos60° = 20N * 0.5 = 10N，F1的竖直分量为F1y = F1 * sin60° =20N * 0.866 = 17.32N。
根据力的平衡条件，我们可以得到F1x + F2 = 0，F1y + F = 0。
根据这两个方程可以解得F2 = -F1x = -10N，F = -F1y = -17.32N。
根据向量的定义，我们可以知道F2的方向是水平向左，F的方向是竖直向下。
综上所述，F2的大小为10N，方向为水平向左。
3. 题目：一个物体受到两个力的作用，分别是F1 = 15N，F2 = 25N，方向分别为水平向右和竖直向上。
已知物体所受合力的大小为30N，方向与F1的方向夹角为45°，求F2的大小和方向。
理论力学习题之欧阳德创编
第一章静力学公理与受力分析(1)一．是非题1、加减平衡力系公理不但适用于刚体，还适用于变形体。
（）2、作用于刚体上三个力的作用线汇交于一点，该刚体必处于平衡状态。
（）3、刚体是真实物体的一种抽象化的力学模型，在自然界中并不存在。
（）4、凡是受两个力作用的刚体都是二力构件。
（）5、力是滑移矢量，力沿其作用线滑移不会改变对物体的作用效果。
（）二．选择题1、在下述公理、法则、原理中，只适于刚体的有（）①二力平衡公理②力的平行四边形法则③加减平衡力系公理④力的可传性原理⑤作用与反作用公理三．画出下列图中指定物体受力图。
未画重力的物体不计自重，所有接触处均为光滑接触。
整体受力图可在原图上画。
)a(球A)b(杆AB)c(杆AB、CD、整体)d(杆AB、CD、整体)e(杆AC、CB、整体)f(杆AC、CD、整体四．画出下列图中指定物体受力图。
未画重力的物体不计自重，所有接触处均为光滑接触。
多杆件的整体受力图可在原图上画。
)a(球A、球B、整体)b(杆BC、杆AC、整体第一章静力学公理与受力分析（2）一．画出下列图中指定物体受力图。
未画重力的物体不计自重，所有接触处均为光滑接触。
整体受力图可在原图上画。
)a(杆AB、BC、整体)b(杆AB、BC、轮E、整体)c(杆AB、CD、整体)d(杆BC带铰、杆AC、整体)e(杆CE、AH、整体)f(杆AD、杆DB、整体)g(杆AB带轮及较A、整体)h(杆AB、AC、AD、整体第二章平面汇交和力偶系一．是非题1、因为构成力偶的两个力满足F= -F’，所以力偶的合力等于零。
（）2、用解析法求平面汇交力系的合力时，若选用不同的直角坐标系，则所求得的合力不同。
（）3、力偶矩就是力偶。
（）二．电动机重P=500N，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，撑杆与水平梁的交角为300。
忽略梁和撑杆的重量，求撑杆BC 的内力及铰支座A 的约束力。
()(kN 5F ,kN 5F BC A 压力-==)三. 拔桩机如图，图示位置DC 水平、AC 垂直，若︒=4α，N 400P =，求木桩所受的力F ，并求两力的比值：?P /F =(204P /F ,kN 8.81F ==)四．一大小为50N 的力作用在圆盘边缘的C 点上，如图所示，试分别计算此力对B ,A ,O 三点之矩。
平面力系例题
B
例4-7 试求题图所示各梁支座的约束反力。设 力的单位为(KN)，力偶矩的单位为(KN.m)， 长度单位为(m)，分布载荷集度为(KN/m)。
解：取梁AB为研究对象、受力与坐标选取 如图所示，列平衡方程。
1 0.1 A 0.1 B 0.1
30°
C
0.8
X A 0.96( KN ) YA 0.3 KN
（3）取坐标系，列平衡方程： ∑Xi =0，FBx +F =0 ∑Yi=0，FBy +FC-Fq -FA=0 ∑MB（F）=0， -M +FA· a +FC · a -Fq（a +2a/3）=0
（4）求解，得 FBx =-F=-500 N FBy =-666.7 N FC =1666.7 N 注:FBX、 FBy求出为“负值”，说明实际 指向与假设相反。
Y
XA YA 0.1 A 1 0.1 B RB
F m F
X B
0 X A 0.8 cos30 0
0
YA 0.2 1 0.1 0.8 sin30 0.1 0
Y
0 RB YA 1 0.8 sin30 0
RB 1.1KN
0.1
30°
q2
(梯形面积)
关于线性荷载的合力及作用点的一般结论: ⑵线性荷载的合力作用在荷载图的几何中心上 q
L Q
L L/3 Q
例4-10、单个物体的平衡 已知：梁AD的支承及受力如图3-9所示。 F=500 N，FA=1000 N，q =1000 N/m， M =2 000 N · m，a =2 m 求： 支座B、C 的约束反力。
mc(p2) C
20°
理论力学习题及答案
第2章平面汇交力系与平面力偶系2-1(2-3) 物体重P=20 kN，用绳子挂在支架的滑轮B上，绳子的另一端接在绞车D上，如图a所示。
转动绞车，物体便能升起。
设滑轮的大小、杆AB与CB自重及摩擦略去不计，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CB所受的力。
(a) (b)图2-3解取支架、滑轮及重物为研究对象，坐标及受力图b。
由平衡将F T=P=20 kN代入上述方程，得（拉），（压）2-2(2-5) 在图a所示刚架的点B作用一水平力F，刚架重量不计。
求支座A，D的约束力。
(a) (b)图2-5解研究对象：刚架。
由三力平衡汇交定理，支座A的约束力F A必通过点C，方向如图b。
取坐标系，由平衡（1）（2）式(1)，(2)联立，解得，2-3(2-7) 图a所示液压夹紧机构中，D为固定铰链，B，C，E为活动铰链。
已知力F，机构平衡时角度如图，求此时工件H所受的压紧力。
(a) (b) (c)(d)图2-7解（1）轮B，受力图 b。
由平衡（压）（2）节点C，受力图c。
由图c知，，由平衡，（3）节点E，受力图d即工件所受的压紧力2-4(2-9) 铰链4杆机构CABD的CD边固定，在铰链A、B处有力F1，F2作用，如图a所示。
该机构在图示位置平衡，不计杆自重。
求力F1与F2的关系。
(a) (b) (c)图2-9解(1) 节点A，坐标及受力图b，由平衡，（压）（2）节点B，坐标及受力图c，由平衡即﹕2-5(2-13) 图a所示结构中，各构件自重不计。
在构件AB上作用一力偶矩为M的力偶，求支座A和C的约束力。
(a) (b)(c)图2-13解（1）BC为二力杆：（图c）（2）研究对象AB，受力图b，构成力偶，则，，2-6(2-15) 直角弯杆ABCD与直杆DE及EC铰接如图a，作用在杆DE上力偶的力偶矩,不计各杆件自重，不考虑摩擦，尺寸如图。
求支座A，B处的约束力和杆EC 受力。
(a) (b) (c)图2-15解（1）EC为二力杆，杆DE受力图b（2）整体，受力图c。
第03章工程力学 习题答案
三、平面任意力系简明回答下列问题；试用力系向已知点简化的方法说明图所示的力F 和力偶(F 1，F 2)对于轮的作用有何不同？在轮轴支撑A 和B 处的约束反力有何不同？设F 1=F 2=F /2，轮的半径为r 。
[答]：考虑约束，则力和力偶对轮的作用相同；而A 处的约束反力大小等于F ，B 处的约束反力大小等于0。
怎样判定静定和静不定问题？图中所示的六种情况那些是静定问题，那些是静不定问题？为什么？ 静定问题： (c)、(e)静不定问题：(a)、(b)、(d)、(f)(d)(e) (f)P图示平面力系，其中P 1=150N ，P 2=200N ，P 3=300N ，。
力偶的臂等于8cm ，力偶的力F =200N 。
试将平面力系向O 点简化，并求力系合力的大小及其与原点O 的距离d 。
[解] X X X XR X 6.4373005220010115022321-=⨯-⨯-⨯-=++==∑Y Y Y YR Y .1613005120010315022321-=⨯+⨯-⨯-=++==∑合力R 大小为：N R R R Y X 5.466)6.161()6.437(2222=-+-=+=方向： ︒===3.2037.0arctg R R arctgXY α合力偶矩大小为：Nm F MMOO44.2108.02002.0513001.022150)(=⨯-⨯⨯+⨯⨯==∑与原点距离为： cm RM d O 96.45==A 点之矩。
[解](a) 对A 点之矩为: (b) 对A 点之矩为:(c) 对A 点之矩为：22121qaa qa MA-=⨯-= 2313221qLLqL MA-=⨯-= 2211221)2(61)(3121Lq q Lq q L q MA+-=---=(a)求下列各梁和刚架的支座反力，长度单位为m 。
[解](a)AB 梁受力如图(a)所示： 045cos 2:0=︒⨯+=∑AXX=︒⨯-+=045sin 2:0BA N Y Y=⨯︒⨯-⨯+-=0645sin 245.1:0B AN M联立方程组可解得： ;KN 50.2;KN 09.1;KN 41.1=-=-=B A AN Y X(b) AB 梁受力如图(b)所示: ∑==0:0AXX∑=⨯⨯--+=031212:0B A N Y Y ∑=⨯⨯⨯-⨯+⨯=013121212:0B AN M解得：;K N 25.0;K N 75.3;K N 0-===B A AN Y X(C)AC 梁受力如图(c)所示: ∑==0:0AXX∑=-⨯-=0534:0A Y Y∑=⨯⨯-⨯-=05.13435:0AAMM由上述方程可解得：;KNm 33;KN 17;KN 0===AA AMY XG =1.8KN ，其它重量不计，求铰链A 的约束反力和杆BC 所受的力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。