哈尔滨工业大学理论力学课后习题答案

----------------------------------------理论力学（第七版）课后题答案哈工大.高等教育出版社--------------------------------第1章静力学公理和物体的受力分析1-1画出下列各图中物体A，ABC或构件AB，AC的受力图。未画重力的各物体的自重不计，所有接触处均为光滑接触。FN1APFN2(a)(a1)FTAPFN(b)(b1)AFN1PBFN3FN2(c)(c1)FTBFAyP1P2AFAx(d)(d1)FAFBFAB(e)(e1)1理论力学（第七版）课后题答案哈工大.高等教育出版社qFFAyFBFAxAB(f)(f1)FBCFCAFA(g)(g1)FAyFCCAFAxBP1P2(h)(h1)BFCFCFAxDAFAy(i)(i1)(j)(j1)BFBFCPFAyFAxA(k)(k1)2理论力学（第七版）课后题答案哈工大.高等教育出版社FCAFABFACCAFABBFACFBAAP(l)(l1)(l2)(l3)图1-11-2画出下列每个标注字符的物体的受力图。题图中未画重力的各物体的自重不计，所有接触处均为光滑接触。FN2CFP2(a1)FN1N(a)BFN1BCFN2FNP2P1P1FAyFAyFAxFAxAA(a2)(a3)FN1AP1FN3BP2FN2(b)(b1)FNFN3FN1ABP2P1FNFN2(b2)(b3)3理论力学（第七版）课后题答案哈工大.高等教育出版社FAyFAxACDFN2BP2P1FN1(c)(c1)FAyFTAFAxDFFN2TBP1FN1P2(c2)(c3)FAyFBqBAFAxCDFC(d)(d1)FDyFAyFBqqDFDxBAFAxCFDxDFDyFC(d2)(d3)FAyFBxqBFAyFAxqABFByFAxFCxCFCyPFBxABPFCx(e1)CFByFCy(e)(e2)(e3)F1CF2FAyFByABFAxFBx(f)(f1)4理论力学（第七版）课后题答案哈工大.高等教育出版社FCxFCxCCF1FCyFF2FAyCyFByAFBxFAxB(f2)(f3)FBFAyCBAFAxP(g)(g1)FCyFTFCxCFAyFBFTDCFAxBAFCxP(g2)(g3)DF1FCyFBF2FBBCFCxBFAyAFAx(h)(h1)(h2)AFAxFAyFCyFCxCAFEFCyFFOyCDFOxFCxEOB(i)(i1)(i2)5理论力学（第七版）课后题答案哈工大.高等教育出版社AAFAxFEFAyFECDFByFByFOyFBxFOxFBxOBB(i3)(i4)FAyDEFCxFTAFAxFByCCHFByFCyBPFBxFBxB(j)(j1)(j2)FAyFDyFEyFCFCxEFAxT2DFT2FExFExADFDxEFDxFT3FT1FCyFDyFEy(j3)(j4)(j5)EFFBCEDBFCxFDEFCy(k)(k1)FBFFCBFCxECFCy90FDEDDFAyFAyAAFAxFAx(k2)(k3)6理论力学（第七版）课后题答案哈工大.高等教育出版社FBFBF1FDBBDCAFAFC(l)(l1)(l2)F2DFDF1F2DBACEEFEFAFCFE(l3)(l4)或FDyF2F1FFDyF2F1BDFDxFDxBBDDFExACECEFExFCFEyFAFCFEy(l2)’(l3)’(l4)’FADAFCyFCxCF1B(m)(m1)FADDFADHEF2ADFEFHFAD(m2)(m3)7理论力学（第七版）课后题答案哈工大.高等教育出版社FNAAFkFNBFOyFOxBO(n)(n1)FN1BDqFBFN2FN3(n2)FBDFFCFEFAFGGCEA(o)(o1)FBBDFDFBFEFFFCFDFEAFAFBCD(o2)(o3)(o4)图1-28理论力学（第七版）课后题答案哈工大.高等教育出版社第2章平面汇交力系与平面力偶系2-1铆接薄板在孔心A，B和C处受3个力作用，如图2-1a所示。F1100N，沿铅直方向；F350N，沿水平方向，并通过点A；F250N，力的作用线也通过点A，尺寸如图。求此力系的合力。ycF3dF2F1F2bF3AxF1FR60a(a)(b)(c)图2-1解（1）几何法作力多边形abcd，其封闭边ad即确定了合力FR的大小和方向。由图2-1b，得FR(F1F24/5)2(F3F23/5)2(100N50N4/5)2(50N50N3/5)2=161N(FR,F1)arccos(F1F24/5)FRarccos(100N50N4/5)29.742944161N（2）解析法建立如图2-1c所示的直角坐标系Axy。FxF1F23/550N50N3/580NFyF1F24/5100N50N4/5140NFR(80i140j)NFR(80N)(140N)161N222-2如图2-2a所示，固定在墙壁上的圆环受3条绳索的拉力作用，力F1沿水平方向，力F3沿铅直方向，力F2与水平线成40°角。3个力的大小分别为F1=2000N，F2=2500N，F3=1500N。求3个力的合力。aF1OxF1O40F240F2bFRF3F3cy(a)(b)(c)图2-2解（1）解析法建立如图2-2b所示的直角坐标系Oxy。FxF1F2cos402000N2500Ncos40=3915N9理论力学（第七版）课后题答案哈工大.高等教育出版社FyF3F2sin401500N2500Nsin40=3107NFR(Fx)(Fy)39153107N4998N2222(FR,Fx)arccos(Fx)arccos(3915N)3826FR4998N（2）几何法作力多边形Oabc，封闭边Oc确定了合力FR的大小和方向。根据图2-2c，得FR(F1F2cos40)2(F3F2sin40)2(20002500cos40)2(15002500sin40)2=4998NFxarccos3915N3826(FR,F1)arccosFR4998N2-3物体重P=20kN，用绳子挂在支架的滑轮B上，绳子的另1端接在绞车D上，如图2-3a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。yFABBx30FCB30FTP(a)(b)图2-3解取支架、滑轮及重物为研究对象，坐标及受力如图2-3b所示。由平衡理论得Fx0,FABFCBcos30FTsin300Fy0,FCBsin30FTcos30P0将FT=P=20kN代入上述方程，得FAB54.6kN（拉），FCB74.6kN（压）2-4火箭沿与水平面成25角的方向作匀速直线运动，如图2-4a所示。火箭的推力F=100kN，与运动方向成5角。如火箭重P=200kN，求空气动力F2和它与飞行方向1的交角。yF2xF1P(a)(b)图2-4解坐标及受力如图2-4b所示，由平衡理论得Fx0,F1cos()F2sin0(1)F2sinF1cos()10理论力学（第七版）课后题答案哈工大.高等教育出版社Fy0,F1sin()PF2cos0F2cosPF1sin()(2)式(1)除以式(2)，得F1cos()tanPF1sin()代入有关数据，解得309090302595将值等数据代入式(1)，得F2173kN2-5如图2-5a所示，刚架的点B作用1水平力F，刚架重量不计。求支座A，D的约束力。yFBCxFADAFD(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FA必通过点C，方向如图2-5b所示。取坐标系Cxy，由平衡理论得Fx0,FFA20（1）（2）5Fy0,FDFA105式(1)、(2)联立，解得FA5F1.12F，FD0.5F22-6如图2-6a所示，输电线ACB架在两线杆之间，形成1下垂曲线，下垂距离CD=f=1m，两电线杆距离AB=40m。电线ACB段重P=400N，可近似认为沿AB连线均匀分布。求电线中点和两端的拉力。yFTA10m10mDP/2FTCxOC(a)(b)图2-6解本题为悬索问题，这里采用近似解法，假定绳索荷重均匀分布。取AC段绳索为研究对象，坐标及受力如图2-6b所示。图中：PW1200N2由平衡理论得Fx0,FTCFTAcos0(1)11理论力学（第七版）课后题答案哈工大.高等教育出版社Fy0,FTAsinW10(2)式（1）、（2）联立，解得W1200N1FTAsin2010N1021210FTCFTAcos2010N2000N10212因对称FTBFTA2010N2-7如图2-7a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2-7a，求此时工件H所受的压紧力。yyyFCEFCDFFBCFNExEFNBCFBCBxFCEFNHC(a)(b)(c)(d)图2-7解（1）轮B，受力如图2-7b所示。由平衡理论得FsinFy0,FBC（压）（2）节点C，受力如图2-7c所示。由图2-7c知，F'BCFCD，由平衡理论得FBCsin2Fx0,FBCFCEcos(902)0，FCE（3）节点E，受力如图2-7d所示FFy0,FNHF'CEcos2sin2即工件所受的压紧力F2sin2FNH2-8图2-8a所示为1拨桩装置。在木桩的点A上系1绳，将绳的另1端固定在点C，在绳的点B系另1绳BE，将它的另1端固定在点E。然后在绳的点D用力向下拉，使绳的BD段水平，AB段铅直，DE段与水平线、CB段与铅直线间成等角0.1rad（当很小时，tan）。如向下的拉力F=800N，求绳AB作用于桩上的拉力。yFBCyFFDEDBxFDBBDxFF(b)AB(a)(c)图2-812理论力学（第七版）课后题答案哈工大.高等教育出版社解（1）节点D，坐标及受力如图2-8b，由平衡理论得Fx0,FDBFDEcos0Fy0,FDEsinF0解得FDBFcot讨论：也可以向垂直于FDE方向投影，直接得FDBFcot（2）节点B，坐标及受力如图2-8c所示。由平衡理论得Fx0,FCBsinFDB'0Fy0,FCBsinFAB0解得F2800N80kNFABFDBcotFcot20.122-9铰链4杆机构CA