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).pdf
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静力学习题及解答—力系的简化
第3 周习题包括第二章和第三章部分,此处给出第二章的所有习题解答
2.1 各力的作用线共面的力系成为平面力系。试讨论平面力系的简化结果。
解:在力系平面内任取简化中心 ,该力系的主矢为 ,主矩为 。根
O F M
R O
据主矢和主矩的关系,简化结果可分为四种情况:
魏 泳 涛
1). FR 0 ,M O 0 ,原平面力系是平衡力系;
2). F 0 ,M O 0 ,原平面力系是力偶,简化结果与简化中心的位置无
R
关
3). F 0 ,M 0 ,原平面力系简化成通过简化中心 的合力。
O
R O
4). F 0 ,M 0 ,原平面力系可简化成一个合力。由于 位于力系平
O
R O
面内,因此必有F M 0 。在这种情况下,合力作用线距简化中心 的距离
O
R O
M
d O
F
R
并且逆着主矩方向看回去,合力作用线在简化中心右边。
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
2.2 大小均等于 的四个力作用于边长为 的正方形的四条边上,如图所示。该
F a
P
力系是否为一平衡力系?若不是,试求其简化结果。
魏 泳 涛
解:取正方形的左下角 为简化中心,则
O
主矢: F 0
R
主矩:M 2F a
O P
因此,该力系不是平衡力系。简化结果为一顺时针力偶,力偶矩大小为2F a 。
P
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
2.3 考虑一小型砌石坝的 长坝段,将所受的重力和静水压力简化到中央对称平
1m
面内,得到重力 、 和三角形分布的静水压力,如图所示。已知 ,
F F h 8m
1 2
a 1.5m ,b 1m ,F1 594kN ,F2 297kN 。单位体积的水重 9.8kN m-3 。
试将重力和水压力向坐标原点 简化,然后再求简化的最后结果。
O
魏 泳 涛
解:
q h 1m 78.4kN m
M (F ) F a 891kN m
O 1 1
M
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