理论力学(上)复习课件.ppt
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- 理论 力学 复习 课件
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1、基本概念基本概念:静力学公理、约束与约束反力、力系与平衡力系、刚体静力学公理、约束与约束反力、力系与平衡力系、刚体 与刚体系统、力矢与刚体系统、力矢 与力偶、力的平移定理、力系的简化与力偶、力的平移定理、力系的简化 与等效代替、力系的主矢、主矩与简化结果的关系、与等效代替、力系的主矢、主矩与简化结果的关系、滑动摩擦力和摩擦角、重心滑动摩擦力和摩擦角、重心.基本要求基本要求:物体系统中的局部受力图与整体受力图物体系统中的局部受力图与整体受力图,力矢的投影、力矩的力矢的投影、力矩的 计算计算,力系合成结果的力系合成结果的 解析表达解析表达,平面平衡力系方程式的熟练平面平衡力系方程式的熟练 运用运用
2、,空间平衡力空间平衡力 系方程的简单运用系方程的简单运用,带有滑动摩擦的平衡问带有滑动摩擦的平衡问 题题,重心的计算重心的计算.复习题选解复习题选解:一一.试作图示结构各物体的受力图及整体的受力图试作图示结构各物体的受力图及整体的受力图q1FABBxF ByF AxFAyFAMq1F2FABCDDCDFCFBxFqCB2FCF ByFAq1F2FBDDFCAxFAyFAM3 20 BDAAxFAyFDyF DxF BxF45FEDFEFDxFDyFaaaaADBECFCxFCyFBxFByF解解:整体分析整体分析 :0 FmC0 ByF取取DE杆分析杆分析 :0 FmD0245cos0 aFa
3、FEFFE22:0 xF045cos0 EDxFFFFDx2 :0 FmEFFDy 取取ADB杆分析杆分析:0 yFFFFDyAy :0 FmA02 aFaFDxBxFFBx :0 xF0 DxAxBxFFFFFAx 习题习题 3 19 构架由杆构架由杆AB,AC 和和DF 铰接而成铰接而成.在杆在杆DEF 上作用一力偶矩为上作用一力偶矩为M 的的 力偶力偶,不计个杆的自重不计个杆的自重.求铰链求铰链 A,D,和和 B 处所受的力处所受的力.ADBCEFaaaaM解解:先整体分析先整体分析,由力偶力系的平衡可知由力偶力系的平衡可知aMFFCB2 方向如图示方向如图示BFCFDMEFDxFDyF
4、EyFExF取取 DF 杆为研究对象杆为研究对象 :0 FmE0 MaFDyaMFDy 取取 ADB 杆为研究对象杆为研究对象 :0 FmD0 AxF:0 X0 DxF:0 YDDxFDyFAyFAxFBFBA0 BDyAyFFFaMFAy2 例六例六.(书上书上 p53 例例 3 6)图示组合梁图示组合梁 不计自重不计自重,由由AC 与与BC 梁铰接而成梁铰接而成.已知已知 F=20 kN,均布载荷集度均布载荷集度 q=10 kN/m,M=20 kN.m,l=1m.试求试求 A,B 处的约束反力处的约束反力.ACBDl l l l 6030qMFF3060CBDqBFCxFCyF解解:取取B
5、D 梁分析梁分析 :0 FmC0230cos60sin200 lFlFllqB kNFB77.45:0 X030sin60cos00 FFFBCx kNFCx89.32:0 Y030cos60sin00 FFqlFBCy kNFCy32.12 qMACCxFCyFAxFAyFAM取取 AC 梁为研究对象梁为研究对象 :0X0 CxAxFF kNFAx89.32 :0Y0 CyAyFlqF kNFlqFCyAy32.232.1210 :0 FmA0232 ACyMMllqlF mkNMA.36.10201564.24 B 支座处的约束力如图示支座处的约束力如图示,A 处的竖直约束力与处的竖直约束
6、力与图示相反图示相反,水平约束力和约束力偶如图示水平约束力和约束力偶如图示.F3060CBDqBFCxFCyF三三.图示火箭发动机实验台示意图图示火箭发动机实验台示意图.火箭固定在台面上火箭固定在台面上,通过测力通过测力 计计M示出柔索的拉力示出柔索的拉力,可求得火箭发动机的推力可求得火箭发动机的推力F.已知工作台和已知工作台和火箭共重火箭共重G,重力作用线过台面中点重力作用线过台面中点,其余尺寸如图示其余尺寸如图示.在试验中在试验中,已知测力计所示的力大小为已知测力计所示的力大小为Q.试求火箭发动机的推力试求火箭发动机的推力 F 及及 BD 杆杆 所受的力所受的力.G2m4m3m7m7mFM
7、AKCOBDQ7m7mF2m4mMAKCOBDQ3m解解:取取AC杆为研究对象杆为研究对象CyFCxF2m4mAxFAyFQAC :0 iCFmQFQFAxAx32046 取火箭和固定台为研究对象取火箭和固定台为研究对象GA3m7m7mGFBOAxF AyF BF:0 xFQFFAx32 :0 iAFm03714 FGFBQGFGFB712114321 火箭发动机的推力火箭发动机的推力F 为为 BD杆受压力杆受压力,大小为大小为Q32QG7121 3 31 ABF3m3mDE3m5mC4mABF3m3mAyFAxFBDFBCF 解解:取取AB杆杆F=60kN,cos =0.8,sin =0.6
8、.:0 FmB kNFFFAyAy30036 取整体为研究对象取整体为研究对象:0 Y kNFFFFEyEyAy300 ABF3m3mDE3m5mC4mAyFAxFExFEyFDE3m5mExFEyFDBFCBFC取取EC杆杆 :0 FmBB kNFFFFEyExExEy602048 :0 X kNFFFDBDBEx1006.0600sin :0 Y kNFFFFFFEyDBCBCBDBEy50308.0100cos0cos 再取整体再取整体:0 X kNFFFAxEyAx600 BD杆受杆受100kN的压力的压力,BC杆受杆受50kN的拉力的拉力.FAx 的方向与图示相反的方向与图示相反.9
9、0-ABF3m3mDE3m5mC4mAyFAxFExFEyF 另解另解:ABF3m3mAyFAxFBDFBCF DE3m5mExFEyFDBFCBFC90-取取AB杆杆 :0 FmA 1308.0066cos3 BCBDBCBDFFFFF取取EC杆杆 :0 FmE 202085cos BCBDBCBDFFFF由由(1)、(2)联立联立 kNFkNFBCBD50100 余下从略余下从略.MPOAB4545xy习习 5 1 BNFANFBFAF 312002:022200045cos:012200045cos:000 sNNBAoANANBNBNfFFMDFFFmFFPFFYFFPFFXBABBA
10、A由由(1)(2)(3)联立可得联立可得:03210324001201202 ssssffff)(49.42226.0舍去舍去 sf将将 fs=0.2226 代入原方代入原方程组可得程组可得:NFNFBANN5.3295.209 解解:取棒料为研究对象取棒料为研究对象,建立坐标如图建立坐标如图基本概念基本概念:点的运动形式点的运动形式(直线、曲线直线、曲线),点的运动的速度和加速度在直角坐点的运动的速度和加速度在直角坐 标轴上的投影标轴上的投影,点的运动在自然坐标轴上的投影点的运动在自然坐标轴上的投影,矢量矢量(函数函数)与与 代数量代数量(函数函数)对时对时 间的导数间的导数.刚体的平动刚体
11、的平动,平动的运动特征平动的运动特征(三相同三相同);刚体的定轴转动刚体的定轴转动,定轴转定轴转 动的刚体上速度和加速度的分布动的刚体上速度和加速度的分布.点的合成运动点的合成运动,动点、动系动点、动系,三种运动三种运动,牵连点牵连点,科氏加速度科氏加速度.刚体平面运动刚体平面运动,以基点为原点的平动坐标系以基点为原点的平动坐标系,运动的分解运动的分解,速度投影定理速度投影定理,速度瞬心速度瞬心,瞬时平动瞬时平动.基本要求基本要求:运动方程的建立运动方程的建立,求导求导,刚体运动形式的判断刚体运动形式的判断,动点、动系的正确动点、动系的正确 选取选取,速度、加速度合成公式的正确应用速度、加速度
12、合成公式的正确应用,科氏加速度的判断与计科氏加速度的判断与计 算算.基点法求平面运动刚体上点的速度基点法求平面运动刚体上点的速度、加速度、加速度,速度投影和速速度投影和速 度瞬心法求有关的速度问题度瞬心法求有关的速度问题.补例一补例一:运动机构如图示运动机构如图示.OA 杆以杆以 =8rad/s 绕绕O 轴转动轴转动.在某瞬时在某瞬时,O,A,B 三三点在同一水平线上点在同一水平线上.=30,CD DE ,OA=r,DE=4r,AC=CB.求求:DE 杆的角速度杆的角速度.C AODEB 60DE AVCVDVAB,DC 杆平面运动杆平面运动对对 DC 杆用速度投影定理可判断杆用速度投影定理可
13、判断:VB=0 B 点为点为AB 杆的速度瞬心杆的速度瞬心.rBCABVVrVACA 21对对DC 杆用速度投影定理杆用速度投影定理;rVVVDCD 4160cos0 161DEVDDE最后有最后有:AOBDEF C习习 9 8 AVBVCVEVFVOEF AB杆瞬时平动杆瞬时平动smOAVVAB/4.0 D点为三角板的转动中心点为三角板的转动中心,此时也是此时也是BC杆的速度瞬心所在处杆的速度瞬心所在处.smDEDBVDEDCVVBCE/4.0 m31.0m32.0m3.0sradEOVEEF/34 smFOVEFF/303832.034 半径为半径为r 的圆柱形滚子沿半径为的圆柱形滚子沿半
14、径为R 的圆弧槽作纯滚动的圆弧槽作纯滚动.在图示瞬时在图示瞬时,滚子滚子 中心中心C 的速度为的速度为VC,切向切向 加速度为加速度为 .求求 A,B 两点的加速度两点的加速度.Ca解解:先求圆柱的角速度先求圆柱的角速度 和角加速度和角加速度 .圆柱上的圆柱上的A 点是速度瞬心点是速度瞬心,rVC 注意上式在这里不仅是瞬时成立注意上式在这里不仅是瞬时成立!rarVdtddtdCC )(ACOBRCV Car 以以C 为基点为基点,A 点的加速度分析如图点的加速度分析如图nca cancanACa ACa CCnCnCararVrarRVaACAC222将将 ACACaaaaanCnCA分别沿分
15、别沿x,y 轴投影轴投影:)(0222rRrVRrVrRVaaaaCCCnnCAyAxAC yxoBCRCV Ca ncaAOryxonBCa BCa canca以以C 为基点为基点,分析分析B 的加速度如图示的加速度如图示 CCnCnCararVrarRVaBCBC222将将 BCBCaaaaanCnCB分别沿分别沿x,y 轴投影轴投影:222)(2)(2CCCnnCByCCBxVrRrrRrVrRVaaaaaaaBCBC 平面机构的曲柄平面机构的曲柄OA长为长为2l,以匀角速度以匀角速度 0 绕绕O轴转动轴转动.在图示位置时在图示位置时AB=BO,且有且有 OAD=90,如图所示如图所示.
16、求求 此时套筒此时套筒D 相对于杆相对于杆BC的速度的速度.)600 ADCBO选套筒上的选套筒上的B点为动点点为动点,OA杆为动系杆为动系.速度分析如图速度分析如图aVeVrV30lVVVlVeBae0003230cos lVVeA022 AVAD杆为平面运动杆为平面运动,由速度投影定理由速度投影定理 030cosDAVV DV30(lVVAD03432 B点的绝对速度即是点的绝对速度即是BC 杆的速度杆的速度.套筒套筒D相对于相对于BC杆的速度为杆的速度为:lVVVaDDr032 速度的方向沿速度的方向沿BC方向方向三角块以匀速三角块以匀速V=12cm/s 向右作直线平动向右作直线平动,从
17、而带动圆盘沿斜面运动从而带动圆盘沿斜面运动,进而推进而推 动动AB杆沿铅直的导槽运动杆沿铅直的导槽运动,如图示如图示.若三角块斜面的顷角若三角块斜面的顷角 =30,求求AB杆的杆的 速度速度.VABr取圆盘上的取圆盘上的A点为动点点为动点,三角块为动系三角块为动系.速度分析如图速度分析如图:30 aVeVrVscmVtgVVVVae/3433300 AB杆平动的速度大小为杆平动的速度大小为,/34scm方向向上方向向上.ACD4m3mAB B2.图示运动机构图示运动机构,曲柄曲柄AB与套筒铰接与套筒铰接,而套筒沿而套筒沿CD杆滑动杆滑动.已知曲柄已知曲柄AB在水平在水平 位置时位置时 .0,/
18、10 ABABsrad求该瞬时摇杆求该瞬时摇杆CD的角速度和角加速度的角速度和角加速度.)解解:取套筒上取套筒上B点为动点点为动点 CD杆为动系杆为动系.速度分析速度分析:8.0cos6.0sin aVeVrVsmVVsmVVsmABVaraeABa/24sin/32cos/40 sradBCVeCD/4.6532 CD ACD4m3mAB BCD)aVeVrV加速度分析加速度分析:(naanea earaCa22222/2.3072/8.204/400smVasmBCasmABarCDCCDneABna :方方向向投投影影沿沿由由CCrenenaaaaaaa 22/44.13/2.676.0
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