第2章平面简单力系习题
四川大学 理论力学 课后习题答案 第3周习题解答(第2章习题)
解：
S dxdy dx
S 0
魏
π
y sin x
0
dy sin xdx 2
0
泳
π
涛
yC
π y sin x 1 1 π 2 π y d x d y d x y d y sin xdx 0 0 0 S S 2S 8
由对称性， xC
魏
MO FR
泳
涛
0 ， M O 0 ，原平面力系简化成通过简化中心 O 的合力。 3). FR 0 ， M O 0 ，原平面力系可简化成一个合力。由于 O 位于力系平 4). FR M O 0 。在这种情况下，合力作用线距简化中心 O 的距离 面内，因此必有 FR
椭圆的面积为： π 3r
7 πr 2 0 πr 2 r r 2 2 7 πr πr 6 2 2 7 πr 0 πr r r 图形形心 y 坐标： 2 2 7 πr πr 6
图形形心 x 坐标：
四川大学 建筑与环境学院 力学科学与工程系 魏泳涛
静力学习题及解答—力系的简化
形心坐标 y mm 325 140 20
图形形心： yC
S y S
i i
i
193.06mm
将第二个平面图形分解成四部分。
四川大学 建筑与环境学院 力学科学与工程系 魏泳涛
静力学习题及解答—力系的简化
魏
图形 1 图形 2 图形 3 图形 4
面积 Si mm 2 320000 208000 80000 -70685.8
2.10 将图示均质梯形薄板 ABCD 在点 C 挂起，设 AD a 。欲使 AD 边保持水平， BC 应等于多少。
第二章平面力系习题解答
习 题2-1 试计算图2-55中力F 对点O 之矩。
图2-55(a) 0)(=F O M (b) Fl M O =)(F (c) Fb M O -=)(F (d) θsin )(Fl M O =F(e) βsin )(22b l F M O +=F(f) )()(r l F M O +=F2-2 一大小为50N 的力作用在圆盘边缘的C 点上，如图2-56所示。
试分别计算此力对O 、A 、B 三点之矩。
图2-56mN 25.6m m N 625030sin 2505060cos 30sin 5060sin 30cos 50⋅=⋅=︒⨯⨯=︒⨯︒-︒⨯︒=R R M Om N 075.17825.1025.630cos 50⋅=+=⨯︒+=R M M O A m N 485.9235.325.615sin 50⋅=+=⨯︒+=R M M O B2-3 一大小为80N 的力作用于板手柄端，如图2-57所示。
(1)当︒=75θ时，求此力对螺钉中心之矩；(2)当θ为何值时，该力矩为最小值；(3) 当θ为何值时，该力矩为最大值。
图2-57(1)当︒=75θ时，（用两次简化方法）m N 21.20mm N 485.59.202128945.193183087.21sin 8025075sin 80⋅=⋅=+=⨯︒⨯+⨯︒⨯=O M (2) 力过螺钉中心 由正弦定理)13.53sin(250sin 30θθ-︒= 08955.03/2513.53cos 13.53sin tan =+︒︒=θ ︒=117.5θ(3) ︒=︒+︒=117.95117.590θ2-4 如图2-58所示，已知N 200N,300N,200N,150321='====F F F F F 。
试求力系向O 点的简化结果，并求力系合力的大小及其与原点O 的距离d 。
图2-58kN 64.1615110345cos kN 64.4375210145cos 321R321R-=+-︒-=∑='-=--︒-=∑='F F F F F F F F F F y y x x主矢RF '的大小 kN 54.466)()(22R =∑+∑='y x F F F 而 3693.064.43764.161tan RR ==''=x y F F α ︒=27.20α m N 44.21162.0511.045cos )(31⋅=-⨯+⨯︒=∑=F F M M O O Fmm 96.45m 04596.054.466/44.21/R==='=F M d O2-5 平面力系中各力大小分别为kN 60kN,260321===F F F ，作用位置如图2-59所示，图中尺寸的单位为mm 。
第2章力系的等效与简化习题解
第2章 力系的等效与简化2－1试求图示中力F 对O 点的矩。
解：（a ）l F F M F M F M M y O y O x O O ⋅==+=αsin )()()()(F （b ）l F M O ⋅=αsin )(F（c ）)(sin cos )()()(312l l Fl F F M F M M y O x O O +--=+=ααF （d ）2221sin )()()()(l l F F M F M F M M y O y O x O O +==+=αF2－2 图示正方体的边长a =0.5m ，其上作用的力F =100N ，求力F 对O 点的矩及对x 轴的力矩。
解：)(2)()(j i k i Fr F M +-⨯+=⨯=Fa A O m kN )(36.35)(2⋅+--=+--=k j i k j i Fam kN 36.35)(⋅-=F x M2－3 曲拐手柄如图所示，已知作用于手柄上的力F =100N ，AB=100mm ，BC =400mm ，CD =200mm ，α = 30°。
试求力F 对x 、y 、z 轴之矩。
解：)cos cos sin (sin )4.03.0()(2k j i k j F r F M αααα--⨯-=⨯=F D Ak j i αααα22sin 30sin 40)sin 4.03.0(cos 100--+-=力F 对x 、y 、z 轴之矩为：m N 3.43)2.03.0(350)sin 4.03.0(cos 100)(⋅-=+-=+-=ααF x M m N 10sin 40)(2⋅-=-=αF y M m N 5.7sin 30)(2⋅-=-=αF z M2—4 正三棱柱的底面为等腰三角形，已知OA=OB =a ，在平面ABED 内沿对角线AE 有一个力F ， 图中θ =30°，试求此力对各坐标轴之矩。
习题2-1图A r A习题2-2图（a ）习题2-3图ABr(a)解：)sin 45sin cos 45cos cos ()(k j i i F r F M θθθ+︒+︒-⨯=⨯=F a A O )45sin cos sin (k j ︒+-=θθaF 力F 对x 、y 、z 轴之矩为：0)(=F x M230sin )(aF aF M y -=︒-==FFa aF M z 4645sin 30cos )(=︒︒=F2－5 如图所示，试求力F 对A 点之矩及对x 、y 、z 轴之矩。
力学平面力系习题
第一、二章力和受力图、平面力系的合成与平衡测试卷一、单项选择题(每题2分，共14分)1. 对于力偶，下列说法正确的是()A. 由于力偶没有合力，因此，该力偶作用于物体上，可使物体平衡B. 力偶能用一个力来平衡C. 力偶只能用力偶来平衡D. 力偶对物体的作用效果与力矩是一样的2. “力系中所有各力在两个坐标轴上的投影的代数和分别为零”是平面汇交力系平衡的()A. 充分条件B. 必要条件C. 充分必要条件D. 无关系3. 只限制物体任何方向移动，不限制物体转动的支座称________支座。
()A. 固定铰B. 可动铰C. 固定端D. 光滑面4. 只限制物体垂直于支承面方向的移动，不限制物体向其他方向运动的支座称________支座。
()A. 固定铰B. 可动铰C. 固定端D. 光滑面5. 既限制物体任何方向运动，又限制物体转动的支座称________支座。
()A. 固定铰B. 可动铰C. 固定端D. 光滑面6. 平面汇交力系平衡的必要和充分条件是该力系的________为零。
()A. 合力B. 合力偶C. 主矢D. 主矢和主矩7. 平面平行力系合成的结果是()A. 合力B. 合力偶C. 主矩D. 主矢和主矩二、判断题(每题1分，共10分)1. 物体的平衡状态是指物体相对于地球保持静止的状态。
()2. 作用力与反作用力总是一对等值、反向、共线的力。
()3. 因作用力与反作用力大小相等，方向相反，且沿着同一直线，所以作用力与反作用力是一对平衡力。
()4. 在同一平面内的两个力偶，只要力偶矩大小相等，则这两个力偶等效。
()5. 在研究物体的运动效应时，作用在物体上的分布荷载可由集中力来代替。
()6. 光滑接触面的约束反力一定通过接触点，垂直于光滑面的压力。
()7. 两个力在坐标轴上投影相等，则这两个力一定相等。
()8. 力偶可以用一个合力来平衡。
()9. 平面一般力系简化中，主矢为零，主矩不为零，则该主矩的计算与简化中心有关。
《理论力学》第二章力系的简化习题解
第二章力系的简化习题解[习题2-1] 一钢结构节点,在沿OA,OB,OC的方向上受到三个力的作用,已知,,,试求这三个力的合力.解:作用点在O点,方向水平向右.[习题2-2] 计算图中已知,,三个力分别在轴上的投影并求合力. 已知,,.解:合力的大小:方向余弦:作用点:在三力的汇交点A.[习题2-3] 已知,,,,求五个力合成的结果(提示:不必开根号,可使计算简化).解:合力的大小: 方向余弦:作用点:在三力的汇交点A.[习题2-4] 沿正六面体的三棱边作用着三个力,在平面OABC内作用一个力偶. 已知,,,.求力偶与三个力合成的结果.解:把,,向平移,得到:主矢量:的方向由E指向D.主矩:方向余弦:[习题2-5] 一矩形体上作用着三个力偶,,.已知,,,,求三个力偶合成的结果.解:先把在正X面上平行移动到x轴.则应附加力偶矩:把沿轴上分解:主矩:方向余弦:[习题2-6] 试求图诸力合成的结果.解:主矢量:竖向力产生的矩顶面底面斜面-0.76 0.2 0.75 主矩:方向余弦:[习题2-7] 柱子上作有着,,三个铅直力, 已知,,,三力位置如图所示.图中长度单位为,求将该力系向点简化的结果.解:主矢量:竖向力产生的矩3.5 1.7 0主矩:方向余弦:[习题2-8] 求图示平行力系合成的结果(小方格边长为)解:主矢量:ABCD8.4 -4.35主矩:方向余弦:[习题2-9] 平板OABD上作用空间平行力系如图所示,问应等于多少才能使该力系合力作用线通过板中心C.解:主矢量:由合力矩定理可列出如下方程:[习题2-10] 一力系由四个力组成。
已知F1＝60Ｎ，F2＝400Ｎ，F3＝500Ｎ，F4＝200Ｎ，试将该力系向Ａ点简化(图中长度单位为mm)。
解:主矢量计算表0 0 600 200 0300 546.41 -140方向余弦:-110.564 120 0 主矩大小:方向余弦:[习题2-11]一力系由三力组成，各力大小、作用线位置和方向见图。
第二章 平面力系习题解
第二章平面力系习题解2-8 平面压榨机构如题图2-8所示，A为固定铰链支座。
当在铰链B处作用一个铅直力F时，可通过压块D挤压物体E。
如果F=300N，不计摩擦和构件重量，求杆AB和BC所受的力以及物体E所受的侧向压力。
图中长度单位为cm。
2cm题2-8图解：（1）研究销钉B，受力图、坐标如图。
列平衡方程求杆AB和BC施予销钉的力：BA BCBC BABCBA BC0cos cos03001135Nsin sin02sin02xyF FF F F FFF F FFθθθθθ=⎧⎪⎧=-+=⎧⎪⎪→→===⎨⎨⎨-++==⎩⎪⎪⎩⎪⎩∑∑由作用力和反作用定理知：销钉所受BA BC、F F与杆所受的力BA BC''、F F等值、反向，BA BC'='=1135NF F，两杆均为压杆。
（2）研究压块D，受力图、坐标如图，CB'=1135NF。
列平衡方程求物体E施与的侧向压力'NEF：CB BC CB0'cos'0'cos11351125N x NEF F F F Fθθ=→-+=→===∑故，物体E所受的侧向压力NEF与压块D所受的NEF'等值、反向。
2-12 一力偶矩为M的偶作用在曲杆ADB上。
如果这曲杆用两种不同的方式支承，不计杆重，已知题2-12图中尺寸a，求每种支承情况下支座A、B对杆的约束力。
NA解：（1）以ABD杆为研究对象,画受力图如图，因力偶只能由力偶来平衡，故A、D处的反力AN B=-F F。
（2）列平衡方程，求支座A、B对杆的约束力：（a）图：NA NA20()2F F→-⋅=→=↑∑=0Mm M aa，则()2BF=↓Ma。
（b）图：NA NA0()F F→-⋅=→=←∑=0Mm M aa，则()BF=→Ma。
补充1：汽锤在锻压工件时，由于工件的位置偏离中心点，使锤头受到工件的反作用力而偏离中心线e=20mm，若已知锻压力F=1000kN，锤头高度h=200mm，不考虑锤头和导轨之间的摩擦，试计算锤头对两导轨的压力。
工程力学(第二版)习题册答案
一、填空题
1. 相 对 滑 动 相 对 滑 动 趋 势 接触面的切线 相反 2. 10N 20N 30N 30N 30N 3. 100N 竖直向上 平衡 4. 平稳无冲击 自锁
阻碍物体相对滑动
相对滑动趋势
二、选择题
1. A
三、简答题
1. ①问题中含有可能发生相对滑动的摩擦面，因此，存在摩擦力； ②受力图中要画出摩擦力，摩擦力总是沿着接触面的切线方向并与物体相对滑
7.
8.
9.
第二章 平面力系
第一节 共线力系的合成与平衡
一、填空题
1. 在同一条直线上
2. FR Fi FR 0
二、计算题
设向右为正方向。 则 FR=120+40-80-200=-120N 方向：水平向左
第二节 平面汇交力系的合成
一、填空题
1. 作用于同一平面内且各力作用线相交于一点的力系 共线力系 力的作用点 2. -F 或 F 0 0 -F 或 F 3. 合力在任一坐标轴上的投影 各分力在同一轴上投影的代数和 4. F4 F3 5. 自行封闭 6. 所有各力在 x 轴上投影的代数和为零 所有各力在 y 轴上投影的代数和为零 Fx 0 Fy 0
3. 后轮：摩擦力向前 前轮：摩擦力向后
4. 不下滑，处于自锁状态
四、计算题
FT 60 18 3N
五、应用题
1. （提示）从摩擦力与 F 对 B 点的力矩大小的比较进行考虑
第三章 空间力系 第一节 力在空间坐标轴上的投影与合成
一、填空题
1. 力的作用线不都在同一平面内呈空间分布的力系 2. 一次投影法 二次投影法
二、选择题
1. A 2.B
它所限制物体
三、简答题
1.柔性体约束只能承受拉力，不能承受压力。 2.被约束物体可以沿约束的水平方向自由滑动，也可以向离开约束的方向运动， 但不能向垂直指向约束的方向运动。 3.剪刀的两半部分可以绕销钉轴线相对转动，但不能在垂直销钉轴线的平面内沿 任意方向做相对移动。 4.木条不能沿圆柱销半径方向移动，但可以绕销轴做相对转动。 5.固定端约束既限制物体在约束处沿任何方向的移动，也限制物体在约束处的转 动。
理论力学习题及答案(全)
第一章静力学基础一、是非题1．力有两种作用效果，即力可以使物体的运动状态发生变化，也可以使物体发生变形。
（）2．在理论力学中只研究力的外效应。
（）3．两端用光滑铰链连接的构件是二力构件。
（）4．作用在一个刚体上的任意两个力成平衡的必要与充分条件是：两个力的作用线相同，大小相等，方向相反。
（）5．作用于刚体的力可沿其作用线移动而不改变其对刚体的运动效应。
（）6．三力平衡定理指出：三力汇交于一点，则这三个力必然互相平衡。
（）7．平面汇交力系平衡时，力多边形各力应首尾相接，但在作图时力的顺序可以不同。
（）8．约束力的方向总是与约束所能阻止的被约束物体的运动方向一致的。
（）二、选择题1．若作用在A点的两个大小不等的力F1和F2，沿同一直线但方向相反。
则其合力可以表示为。
①F1－F2；②F2－F1；③F1＋F2；2．作用在一个刚体上的两个力F A、F B，满足F A=－F B的条件，则该二力可能是。
①作用力和反作用力或一对平衡的力；②一对平衡的力或一个力偶。
③一对平衡的力或一个力和一个力偶；④作用力和反作用力或一个力偶。
3．三力平衡定理是。
①共面不平行的三个力互相平衡必汇交于一点；②共面三力若平衡，必汇交于一点；③三力汇交于一点，则这三个力必互相平衡。
4．已知F1、F2、F3、F4为作用于刚体上的平面共点力系，其力矢关系如图所示为平行四边形，由此。
①力系可合成为一个力偶；②力系可合成为一个力；③力系简化为一个力和一个力偶；④力系的合力为零，力系平衡。
5．在下述原理、法则、定理中，只适用于刚体的有。
①二力平衡原理；②力的平行四边形法则；③加减平衡力系原理；④力的可传性原理；⑤作用与反作用定理。
三、填空题1．二力平衡和作用反作用定律中的两个力，都是等值、反向、共线的，所不同的是。
2．已知力F沿直线AB作用，其中一个分力的作用与AB成30°角，若欲使另一个分力的大小在所有分力中为最小，则此二分力间的夹角为度。
工程力学课后习题答案
工程力学练习册学校学院专业学号教师姓名第一章静力学基础1-1 画出下列各图中物体A，构件AB，BC或ABC的受力图，未标重力的物体的重量不计，所有接触处均为光滑接触。
（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）1-2 试画出图示各题中AC杆（带销钉）和BC杆的受力图（a）（b）（c）（a）1-3 画出图中指定物体的受力图。
所有摩擦均不计，各物自重除图中已画出的外均不计。
（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）第二章 平面力系2-1 电动机重P=5000N ，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，撑杆与水平梁的夹角为30 0。
如忽略撑杆与梁的重量，求绞支座A 、B 处的约束反力。
题2-1图解得: N P F F B A 5000===2-2 物体重P=20kN ，用绳子挂在支架的滑轮B 上，绳子的另一端接在绞车D 上，如图所示。
转动绞车，物体便能升起。
设滑轮的大小及轴承的摩擦略去不计，杆重不计，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BC 所受的力。
题2-2图解得: P F PF AB BC 732.2732.3=-=2-3 如图所示，输电线ACB 架在两电线杆之间，形成一下垂线，下垂距离CD =f =1m ，两电线杆间距离AB =40m 。
电线ACB 段重P=400N ，可近视认为沿AB 直线均匀分布，求电线的中点和两端的拉力。
题2-3图以AC 段电线为研究对象，三力汇交2-4 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BD 段水平，AB 段铅直；DE 段与水平线、CB 段与铅直线成等角α=0.1rad （弧度）（当α很小时，tan α≈α）。
如向下的拉力F=800N ，求绳AB 作用于桩上的拉力。
题2-4图作BD 两节点的受力图 联合解得：kN F F F A 80100tan 2=≈=α2-5 在四连杆机构ABCD 的铰链B 和C 上分别作用有力F 1和F 2，，机构在图示位置平衡。
工程力学习题册第二章 - 答案
第二章平面基本力系答案一、填空题(将正确答案填写在横线上)1.平面力系分为平面汇交力系、平面平行力系和平面一般力系。
2.共线力系是平面汇交力系的特例。
3.作用于物体上的各力作用线都在同一平面内 ,而且都汇交于一点的力系,称为平面汇交力系。
4.若力FR对某刚体的作用效果与一个力系的对该刚体的作用效果相同,则称FR为该力系的合力,力系中的每个力都是FR的分力。
5.在力的投影中,若力平行于x轴,则F X＝ F或-F ;若力平行于Y轴,则Fy＝F或-F :若力垂直于x轴,则Fx=0;若力垂直于Y轴,则Fy＝ 0 。
6.合力在任意坐标轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和。
7.平面汇交力系平衡的解析条件为：力系中所有力在任意两坐标轴上投影的代数和均为零。
其表达式为∑Fx＝0 和∑Fy＝0 ，此表达式有称为平面汇交力系的平均方程。
8.利用平面汇交力系平衡方程式解题的步骤是：（1）选定研究对象，并画出受力图。
（2）选定适当的坐标轴，画在受力图上；并作出各个力的投影。
（3）列平衡方程，求解未知量。
9.平面汇交力系的两个平衡方程式可解两个未知量。
若求得未知力为负值，表示该力的实际指向与受力图所示方向相反。
10.在符合三力平衡条件的平衡刚体上，三力一定构成平面汇交力系。
11.用力拧紧螺丝母，其拎紧的程度不仅与力的大小有关，而且与螺丝母中心到力的作用线的距离有关。
12.力矩的大小等于力和力臂的乘积，通常规定力使物体绕矩心逆时针转动时力矩为正，反之为负。
力矩以符号Mo(F) 表示，O点称为距心，力矩的单位是N.M 。
13.由合力矩定力可知，平面汇交力系的合力对平面内任一点的力矩，等于力系中的各分力对于同一点力矩的代数和。
14.绕定点转动物体的平衡条件是：各力对转动中心O点的矩的代数和等于零。
用公式表示为∑Mo(Fi) ＝0 。
15.大小相等、方向相反、作用线平行的二力组成的力系，称为力偶。
力偶中二力之间的距离称为力偶臂。
理论力学第二章(2)
合力FR 的大小等于原力系的主矢
合力FR 的作用线位置
MO FR
小结：平面任意力系简化结果讨论
主矢
FR 0
FR 0
主矩
MO 0
MO 0 MO 0
MO 0
最后结果
说明
合力 合力作用线过简化中心
合力 合力偶
合力作用线距简化中心M O FR
与简化中心的位置无关
平衡
与简化中心的位置无关
21
简化为一个力：
c os (FR
,
i)
Fx FR
,
cos(FR ,
j)
Fy FR
原力系的主矢与简化中心O的位置无关
主矩： 原力系中各力对简化中心O之矩的代数和称为原力
系对点O的主矩。
n
M O M O (F1) M O (F2 ) ...... M O (Fn ) M o (Fi ) i 1
主矩与简化中心的选择有关
称点O为简化中心 F1’、F2’、….Fn’平面汇交力系，合力为FR’
M1、M2、….Mn平面力偶系，合力偶矩为MO
10
1、主矢和主矩
FR’=F1’+F2’+….+Fn’=F ’= F
主矢：量（简平称面为力主系矢中）所有各力的矢量和FR′称为该力系的主矢
主矢FR′的大小和方向余弦为：
FR (Fx )2 (Fy )2
11
平面任意力系向作用面内一点简化
一般力系（任意力系）向一点简化汇交力系+力偶系
（复杂力系）
（两个简单力系）
汇交力系 力偶系
力，FR‘(主矢) ， (作用在简化中心)
力偶 ，MO (主矩) ， (作用在该平面上)
第2章—力系的简化—工程力学(静力学和材料力学)课后习题答案
工程力学（静力学与材料力学）习题详细解答(第2章)习题2－2图第2章 力系的简化2－1 由作用线处于同一平面内的两个力F 和2F 所组成平行力系如图所示。
二力作用线之间的距离为d 。
试问：这一力系向哪一点简化，所得结果只有合力，而没有合力偶；确定这一合力的大小和方向；说明这一合力矢量属于哪一类矢量。
解：由习题2－1解图，假设力系向C 点简化所得结果只有合力，而没有合力偶，于是，有∑=0)(F C M ，02)(=⋅++−x F x d F ，dx =∴，F F F F =−=∴2R ，方向如图示。
合力矢量属于滑动矢量。
2－2 已知一平面力系对A (3，0)，B (0，4)和C (－4.5，2)三点的主矩分别为：M A 、M B 和M C 。
若已知：M A ＝20 kN·m 、M B ＝0和M C ＝－10kN·m ，求：这一力系最后简化所得合力的大小、方向和作用线。
解：由已知M B = 0知合力F R 过B 点；由M A = 20kN ·m ，M C = -10kN ·m 知F R 位于A 、C 间，且CD AG 2=（习题2－2解图）在图中设OF = d ，则θcot 4=dCD AG d 2)sin 3(==+θ （1） θθsin )25.4(sin d CE CD −== （2）即θθsin )25.4(2sin )3(dd −=+ d d −=+93 3=d习题2－1图习题2－1解图R∴ F 点的坐标为（-3, 0）合力方向如图所示，作用线过B 、F 点； 34tan =θ 8.4546sin 6=×==θAG 8.4R R ×=×=F AG F M A kN 6258.420R ==F 即 )kN 310,25(R=F 作用线方程：434+=x y 讨论：本题由于已知数值的特殊性，实际G 点与E 点重合。
2－3三个小拖船拖着一条大船，如图所示。
第2章平面简单力系习题
第2章 平面简单力系习题1.是非题（对画√，错画×）2-1.汇交力系平衡的几何条件是力的多边形自行封闭。
（ ）2-2.两个力F 1、F 2在同一轴上的投影相等，则这两个力大小一定相等。
（ ） 2-3.力F 在某一轴上的投影等于零，则该力一定为零。
（ ） 2-4.合力总是大于分力。
（ ）2-5.平面汇交力系求合力时，作图的力序可以不同，其合力不变。
（ ） 2-6.力偶使刚体只能转动，而不能移动。
（ ） 2-7.任意两个力都可以合成为一个合力。
（ ）2-8.力偶中的两个力在其作用面内任意直线段上的投影的代数和恒为零。
（ ） 2-9.平面力偶矩的大小与矩心点的位置有关。
（ ） 2-10.力沿其作用线任意滑动不改变它对同一点的矩。
（ ） 2.填空题（把正确的答案写在横线上）2-11.作用在刚体上的三个力使刚体处于平衡状态，其中两个力汇交于一点，则第三个力的作用线 。
2-12.力的多边形自行封闭是平面汇交力系平衡的 。
2-13.不计重量的直杆AB 与折杆CD 在B 处用光滑铰链连接如图所示，若结构受力F 作用，则支座C 处的约束力大小 ，方向 。
2-14.不计重量的直杆AB 与折杆CD 在B 处用光滑铰链连接如图所示，若结构受力F 作用，则支座C 处的约束力大小 ，方向 。
2-15.用解析法求汇交力系合力时，若采用的坐标系不同，则所求的合力 。
（ ）2-16.力偶是由 、 、 的两个力组成。
2-17.同平面的两个力偶，只要 相同，则这两个力偶等效。
2-18.平面系统受力偶矩M =10kN.m 的作用，如图所示，杆AC 、B C 自重不计，A 支座题2-13图题2-14图约束力大小 ，支座约束力大小 。
2-19.如图所示，梁A 支座约束力大小 ，B 支座约束力的大小 。
2-20.平面力偶系的平衡条件 。
3.简答题2-21用解析法求平面汇交力系的平衡问题时，x 和y 轴是否一定相互垂直？当x 和y轴不垂直时，对平衡方程011=F=F ni yini xi ∑∑==有何限制条件？为什么？2-22.在刚体的A 、B 、C 、D 四点作用有四个大小相等、两两平行的力，如图所示，这四个力组成封闭的力的多边形，试问此刚体平衡吗？若使刚体平衡，应如何改变力系中力的方向？2-23.力偶不能单独与一个力相平衡，为什么如图所示的轮子又能平衡呢？2-24.在保持力偶矩大小、转向不变的情况下，如图所示，可否将力偶矩M 移动到AC 上？移动后A 、B 支座的约束力又如何？x 图 2-6题2-24图题2-19图 F 1F2 F 3F 4A题2-22图 B C D 题2-23图 F 题2-18图2-25.如何正确理解投影和分力、力对点的矩和力偶矩的概念？ 4.计算题2-26.如图所示，固定在墙壁上的圆环受三个绳子的拉力作用，力F 1沿水平方向，F 3沿铅直方向，F 2与水平成40°角，三个力的大小分别F 1=2kN ，F 2=2.5kN ，F 3=1.5KN ，求力系的合力。
习题解答(平面力系)
② 受力如图 ③ 选坐标、取矩点B点 ④ 列方程为:
X 0 X B 0; Y 0 YB P 0; YB P
M B 0 M B P DE 0
解方程得
M B 100011000( Nm 7 )
① 再研究CD杆 ② 受力如图
o M 0 , S sin 45 CE P ED 0 E CA ③ 取E为矩心，列方程
FB
FAx 0 FAy FB F 0 FB 2a M F 3a 0
17
习题2-14
解答要点:
q
D A
M
B
F
C
F
1.取整体为研究对象
q
FAX
2.受力分析如图
FAY
D 3.列平衡方程如下:
A
M
B
C
F F
FB
x y
0, 0,
FAx 0 FAy FB F qa 0
M A
FA
B
FB
对于c图
M M 0, FBl cos M 0 FB l cos
16
习题2-14
解答要点: 1.取整体为研究对象 2.受力分析如图 3.列平衡方程如下:
A
M
B
F
FAX
A
FAY
M
B
F
F 0, F 0, M ( F ) 0,
x y A
19
习题2-20
解答要点一: 1.先取BC为研究对象
A
B
FBY
M
y C
x
M
FC
2.受力分析如图
3.列平衡方程如下:
2第二章 力系的简化和平衡方程习题+答案
第二章力系的简化和平衡方程一、填空题1、在平面力系中，若各力的作用线全部，则称为平面汇交力系。
2、求多个汇交力的合力的几何法通常要采取连续运用力法则来求得。
3、求合力的力多边形法则是：将各分力矢首尾相接，形成一折线，连接其封闭边，这一从最先画的分力矢的始端指向最后面画的分力矢的的矢量，即为所求的合力矢。
4、平面汇交力系的合力作用线过力系的。
5、平面汇交力系平衡的几何条件为：力系中各力组成的力多边形。
6、平面汇交力系合成的结果是一个合力，这一个合力的作用线通过力系的汇交点，而合力的大小和方向等于力系各力的。
7、若平面汇交力系的力矢所构成的力多边形自行封闭，则表示该力系的等于零。
8、如果共面而不平行的三个力成平衡，则这三力必然要。
9、在平面直角坐标系内，将一个力可分解成为同一平面内的两个力，可见力的分力是量，而力在坐标轴上的投影是量。
10、合力在任一轴上的投影，等于各分力在轴上投影的代数和，这就是合力投影定理。
11、已知平面汇交力系合力R在直角坐标X、Y轴上的投影，利用合力R与轴所夹锐角a的正切来确定合力的方向，比用方向余弦更为简便，也即tg a= | Ry / Rx | 。
12、用解析法求解平衡问题时，只有当采用坐标系时，力沿某一坐标的分力的大小加上适当的正负号，才会等于该力在该轴上的投影。
13、当力与坐标轴垂直时，力在该坐标轴上的投影会值为；当力与坐标轴平行时，力在该坐标轴上的投影的值等于力的大小。
14、平面汇交力系的平衡方程是两个的方程，因此可以求解两个未知量。
15、一对等值、反向、不共线的平行力所组成的力系称为_____。
16、力偶中二力所在的平面称为______。
17、在力偶的作用面内，力偶对物体的作用效果应取决于组成力偶的反向平行力的大小、力偶臂的大小及力偶的______。
18、力偶无合力，力偶不能与一个_____等效，也不能用一个______来平衡.19、多轴钻床在水平工件上钻孔时，工件水平面上受到的是_____系的作用。
建筑力学2平面力系
12
2.2 力对点之矩与平面力偶 2.2.1 力对点之矩—简称为：力矩 在力的作用下，物体将发生移动和转动。力 的转动效应用力矩来衡量，即力矩是衡量力转 动效应的物理量。 讨论力的转动效 应时，主要关心 力矩的大小与转 动方向。
13
1.定义 力臂—某定点O到力F的作用线的垂直距离。
矩心—该点O称为矩心。 力对点之矩—力使物体绕某点转动效应的度量。其 数值等于力的大小F与力臂d的乘积。其方向，规 定：力使物体绕矩心逆时钟方向转动时力矩为正， 反之为负。记为 MO(F)=±Fd
F F
y
0
FAC FAC
3
解得
x
4 2 32 63.2kN 4
FT 2
2 12 2 2 FT 2
FT 1 0
0
FAB FAC FAB
1 12 2 2
解得
4 2 32 41.6kN
0
力FAC 是负值，表示该力的假 设方向与实际方向相反 ， 因此杆AC是受压班。
力的等效平移的几个性质：
1、当力平移时，力的大小、方向都不改变，但附 加力偶的矩的大小与正负一般要随指定O点的 位置的不同而不同。
2、力平移的过程是可逆的，即作用在同一平面内
的一个力和一个力偶，总可以归纳为一个和原
力大小相等的平行力。
3、力平移定理是把刚体上平面任意力系分解为一 个平面共点力系和一个平面力偶系的依据。
9
【例2-5】重W=20kN的重物被绞车匀速吊起，绞车 的绳子绕过光滑的定滑轮A,，滑轮由不计重量的 杆AB、AC支撑，A、B、C三点均为光滑铰链， 可忽略滑轮A的尺寸。求杆AB、AC所受的力。
B
4 A FBA B A FAB FAC F’AB y A x F’AC FT2 FT1
工程力学复习题
《工程力学》复习题第一章静力学基本概念第二章平面力系复习思考题1、填空题⑴力的三要素是指大小、方向、作用点。
⑵对于作用在刚体上的任何一个力系，可以增加或去掉任一平衡力系，而不改变。
⑶合力投影定理是指：力系的合力在某轴上的投影等于力系中各分力在同轴上投影的代数和。
⑷刚体受三个共面但不互相平行的力作用而平衡时，则三力。
⑸力矩是指力对物体绕某一点的度量。
⑹一对等值、反向、不共线的平行力组成的特殊力系，称为力偶。
⑺作用在刚体上的力可以从原作用点等效地平行移动到刚体内任一指定点，但必须在该力与指定点所决定的平面内附加一力偶，其力偶矩等于。
⑻一物体的运动受到周围其它物体的限制，这种限制条件称为约束。
⑼常见的约束类型有：柔性约束，固定端约束，光滑面约束，铰链约束。
⑽画受力图的基本步骤一般为：截开，替代，平衡。
⑾若力系中各力的作用线在同一平面内，该力系称为平面力系。
⑿平面任意力系向一点简化，一般可得和。
⒀平面任意力系平衡的充分必要条件是。
⒁纯平面力偶系平衡的充要条件为：。
⒂平面平行力系平衡的充要条件为：。
⒃平面汇交力系平衡的充要条件为：。
⒄若干个物体以一定的约束方式组合在一起称为。
⒅力系中各力的作用线不在同一平面内，该力系称为。
⒆空间力系的合力投影定理：空间汇交力系的合力在某一轴上的投影，等于力系中各力在同一轴上投影的代数和。
⒇力使刚体绕一轴转动效应的度量称为。
2、选择题⑴下列说法错误的是（C ）A 如果力系可使物体处于平衡状态，则该力系为平衡力系。
B 若两力系分别作用于同一物体而效应相同，则二者互为等效力系。
C 若力系的合力为零而合力偶矩不为零，则物体也处于平衡状态。
⑵一力对物体的作用效应取决于力的（ C ）A 大小B 方向C 大小、方向、作用点⑶下列说法正确的是（A）A 力在坐标轴上的投影是矢量。
B 力的正交分解是两个代数量。
C 力在坐标轴上的投影是代数量。
⑷下列说法正确的是（ C ）A 两点受力作用而平衡的杆称为二力杆。
理论力学 第2章力系的简化习题解答
第二章 力系的简化 习题解答2-1在立方体的顶点A 、H 、B 、D 上分别作用四个力，大小均为F ，其中1F 沿AC ，2F 沿IG ，3F 沿BE ，4F 沿DH 。
试将此力系简化成最简形式。
解：各力均在与坐标平面平行的面内，且与所在平面的棱边成45°角。
将力系向A 点简化，主矢'R F 在坐标轴上的投影为045cos 45cos '21=-=F F F Rx ，FF F F F F Ry 245cos 45cos 45cos 45cos '4321=+-+=，F F F F Rz 245cos 45cos '43=+= 。
用解析式表示为： ()k j F +=F R 2'设立方体的边长为a ，主矩A M 在坐标轴上的投影为 045cos 45cos 32=⋅+⋅-=a F a F M Ax ， Fa a F a F M Ay 245cos 45cos 42-=⋅-⋅-= ，Fa a F a F M Az 245cos 45cos 42=⋅+⋅= 。
用解析式表示为：()k j M +-=Fa A 2。
因为，0'=⋅A R M F ，所以，主矢和主矩可以进一步简化为一个力，即力系的合力。
合力的大小和方向与主矢相同，'R R F F =；合力作用点的矢径为()i MF r a F R R =⨯=2''，所以，合力大小为2F ，方向沿对角线DH 。
2-2三力321,F F ,F 分别在三个坐标平面内，并分别与三坐标轴平行，但指向可正可负。
距离c b a ,,为已知。
问：这三个力的大小满足什么关系时力系能简化为合力？又满足什么关系时能简化为力螺旋？解：这力系的主矢为k j i 321'F F F F R ++=； 对O 点的主矩为k j i a F c F b F M O 213++=。
当主矢与主矩垂直时，力系能简化为合力。
理论力学第二章课后习题答案
理论力学第二章课后习题答案·12·理论力系第2章平面汇交力系与平面力偶系一、是非题(恰当的在括号内踢“√”、错误的踢“×”)1．力在两同向平行轴上投影一定相等，两平行相等的力在同一轴上的投影一定相等。
2．用解析法求平面呈报力系的合力时，若挑选出相同的直角坐标轴，其税金的合力一定相同。
(√)3．在平面汇交力系的平衡方程中，两个投影轴一定要互相垂直。
(×)4．在维持力偶矩大小、转为维持不变的条件下，可以将例如图2.18(a)右图d处为平面力偶m移至例如图2.18(b)所示e处，而不改变整个结构的受力状态。
(×)(a)图2.185．如图2.19所示四连杆机构在力偶m1m2的作用下系统能保持平衡。
6．例如图2.20右图皮带传动，若仅就是包角发生变化，而其他条件均维持维持不变时，并使拎轮旋转的力矩不能发生改变。
(√图2.19图2.201．平面呈报力系的均衡的充要条件就是利用它们可以解言的约束反力。
2．三个力汇交于一点，但不共面，这三个力3．例如图2.21右图，杆ab蔡国用数等，在五个力促进作用下处在平衡状态。
则促进作用于点b的四个力的合力fr=f，方向沿4．如图2.22所示结构中，力p对点o的矩为plsin。
5．平面呈报力系中作力多边形的矢量规则为：各分力的矢量沿着环绕着力多边形边界的某一方向首尾相接，而合力矢量沿力多边形半封闭边的方向，由第一个分力的起点指向最后一个分力的终第面汇交力系与平面力偶图2.21图2.226．在直角坐标系中，力对坐标轴的投影与力沿坐标轴分解的分力的大小但在非直角坐标系中，力对坐标轴的投影与力沿坐标轴分解的分力的大小不相等。
1．例如图2.23右图的各图为平面呈报力系所作的力多边形，下面观点恰当的就是(c)。
(a)图(a)和图(b)就是平衡力系则(b)图(b)和图(c)就是平衡力系则(c)图(a)和图(c)就是平衡力系则(d)图(c)和图(d)就是平衡力系则f2f2f1(a)(b)(c)2.关于某一个力、分力与投影下面说法正确的是(b)。
力学平面力系习题
1.(10分)已知P＝40kN，A、B、C三处都是铰接，杆的自重不计。求图示三角支架A、C铰的约束反力。
第1题图
2.(10分)图示各梁，不计梁的自重和摩擦。求各梁在荷载P作用下支座B的约束反力。
第2题图
3.(13分)结构如图所示，已知P＝80kN,M＝120kN·m,L＝4m。求A、B支座的约束反力。
二、判断题(每题1分，共10分)
1.物体的平衡状态是指物体相对于地球保持静止的状态。()
2.作用力与反作用力总是一对等值、反向、共线的力。()
3.因作用力与反作用力大小相等，方向相反，且沿着同一直线，所以作用力与反作用力是一对平衡力。()
4.在同一平面内的两个力偶，只要力偶矩大小相是从第一个分力的________点，指向最后一个分力的________点。
5.平面一般力系向作用面内的任一点O简化，就分解成了________和________两个力系。
6.使物体产生运动或产生运动趋势的力称________________。
7.力垂直于某轴，则力在该轴上投影为________________。
A.充分条件B.必要条件C.充分必要条件D.无关系
3.只限制物体任何方向移动，不限制物体转动的支座称________支座。()
A.固定铰B.可动铰C.固定端D.光滑面
4.只限制物体垂直于支承面方向的移动，不限制物体向其他方向运动的支座称________支座。()
A.固定铰B.可动铰C.固定端D.光滑面
5.既限制物体任何方向运动，又限制物体转动的支座称________支座。()
A.固定铰B.可动铰C.固定端D.光滑面
6.平面汇交力系平衡的必要和充分条件是该力系的________为零。()
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第2章 平面简单力系习题
1.是非题（对画√，错画×）
2-1.汇交力系平衡的几何条件是力的多边形自行封闭。
（ ）
2-2.两个力F 1、F 2在同一轴上的投影相等，则这两个力大小一定相等。
（ ） 2-3.力F 在某一轴上的投影等于零，则该力一定为零。
（ ） 2-4.合力总是大于分力。
（ ）
2-5.平面汇交力系求合力时，作图的力序可以不同，其合力不变。
（ ） 2-6.力偶使刚体只能转动，而不能移动。
（ ） 2-7.任意两个力都可以合成为一个合力。
（ ）
2-8.力偶中的两个力在其作用面内任意直线段上的投影的代数和恒为零。
（ ） 2-9.平面力偶矩的大小与矩心点的位置有关。
（ ） 2-10.力沿其作用线任意滑动不改变它对同一点的矩。
（ ） 2.填空题（把正确的答案写在横线上）
2-11.作用在刚体上的三个力使刚体处于平衡状态，其中两个力汇交于一点，则第三个力的作用线 。
2-12.力的多边形自行封闭是平面汇交力系平衡的 。
2-13.不计重量的直杆AB 与折杆CD 在B 处用光滑铰链连接如图所示，若结构受力F 作用，则支座C 处的约束力大小 ，方向 。
2-14.不计重量的直杆AB 与折杆CD 在B 处用光滑铰链连接如图所示，若结构受力F 作用，则支座C 处的约束力大小 ，方向 。
2-15.用解析法求汇交力系合力时，若采用的坐标系不同，则所求的合力 。
（ ）
2-16.力偶是由 、 、 的两个力组成。
2-17.同平面的两个力偶，只要 相同，则这两个力偶等效。
2-18.平面系统受力偶矩M =10kN.m 的作用，如图所示，杆AC 、B C 自重不计，A 支座约
题2-13图
题2-14图
束力大小
，支座约束力大小 。
2-19.如图所示，梁A 支座约束力大小 ，B 支座约束力的大小 。
2-20.平面力偶系的平衡条件 。
3.简答题
2-21用解析法求平面汇交力系的平衡问题时，x 和y 轴是否一定相互垂直？当x 和y 轴不垂直时，对平衡方程001
1=F
=F n
i yi
n
i xi ∑∑
==有何限制条件？为什么？
2-22.在刚体的A 、B 、C 、D 四点作用有四个大小相等、两两平行的力，如图所示，这
四个力组成封闭的力的多边形，试问此刚体平衡吗？若使刚体平衡，应如何改变力系中力的方向？
2-23.力偶不能单独与一个力相平衡，为什么如图所示的轮子又能平衡呢？
2-24.在保持力偶矩大小、转向不变的情况下，如图所示，可否将力偶矩M 移动到AC 上？移动后A 、B 支座的约束力又如何？
x 图 2-6
题2-24图
题2-19图 F 1
F
2 F 3
F 4
A
题2-22图 B C D 题2-23图 F
题2-18图
2-25.如何正确理解投影和分力、力对点的矩和力偶矩的概念？ 4.计算题
2-26.如图所示，固定在墙壁上的圆环受三个绳子的拉力作用，力F 1沿水平方向，F 3
沿铅直方向，F 2与水平成40°角，三个力的大小分别F 1=2kN ，F 2=2.5kN ，F 3=1.5KN ，求力系的合力。
2-27.如图所示简易起重机用钢丝绳吊起重量P =2kN 的重物，不计各杆的自重，摩擦及滑轮的大小不计，A 、B 、C 三处均为铰链连接。
试求杆AB 、AC 所受的力。
2-28.均质杆AB 重P 、长为l ，两端放置在相互垂直的光滑斜面上。
已知一斜面与水平面的夹角α，求平衡时杆与水平所成的夹角 及OA 的距离。
图 2-7
AB
AB
'
CB
(a)
(b)(c)
图 2-8
2-29.在图示刚架的点B 作用一水平力F ，刚架自重不计，求支座A 、D 的约束力。
2-30.如图所示的机构中，在铰链A 、B 作用有力F 1、F 2处于平衡，不计各杆自重，求
力
12
图 2-9
图 2-10
2-31.直角杆CDA和BDE在D处铰接，如图所示，系统受力偶M作用，各杆自重不计，试求支座A、B处的约束力。
图 2-32
2-32.由AB、CD、CE、BF四杆铰接而成的构架上，作用一铅锤荷载F，如图所示，各杆的自重不计，试求支座A、D处的约束力。
2-33.如图所示为曲轴冲床简图，连杆AB和冲头B组成。
A、B两处为铰链连接，OA=R、AB=l，忽略摩擦和物体的自重，当OA在水平位置时，冲头的压力为F时，求：(1)作用在轮Ⅰ上的力偶矩M的大小；（2）轴承O处的约束力；（3）连杆AB所受的力；（4）冲头给导轨的侧压力。
题2-31图
图 2-33
图 2-34
2-34.铰链四连杆机构ABCD受两个力偶作用处于平衡状态，，已知力偶矩M1=1N.m，CD=0.4m，AB=0.6m，各杆自重不计，试求力偶矩M2及BC杆所受的力。
2-35.如图所示的构架中，在杆BE上作用一力偶，其矩为M，C、D在AE、BE杆的中点，
各杆的自重不计，试求支座
A和铰链E处的约束力。
E
图 2-35
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。