则圆盘仅产生绕固定轴的转动;
4.如果作用在圆盘上的是力偶,那么不管圆盘有无固定轴,它只发生
纯转动。 AA' F
FOAO'(b)图1-25FAO(a)O'A'A'(c)解: 1. 因力F过质心,所以只平移不旋转,图1-25(a)所示;
2. 力F平移至质心,平移后的F'使圆盘 平移,所得的附加力偶(F,F’)使圆盘转动,图1-26所示
3. 作用在A点的力F平移至B点时,[图1-27(a) (b)所示],得到的力F’ 被固定轴作用在圆盘上的约束反力N 所平衡,而附加力偶m使 圆盘绕固定轴转动,可见使圆盘转动的是力偶而不是力。由于轴以力N阻止了圆盘右移,所以轴上受到了 圆盘作用给 它的水平力N’[图1-27(c),(d)],力N’的数值与作用在圆盘上的主动力F相等;
4.由于作用在圆盘上的是力偶,所以圆盘只可能转动不可能平移。
F
AmF'B(a)(b)F'BNCmN''(c)(d)图 1-276. 图1-29[7]是一升降操作台,其自重(力)G1=10kN,工作载荷F=4kN,在C点处和操作台相连接的软索绕过滑轮E,末端挂有重力(量)为G的平衡重物,装在台边上的A、B两滚轮能使工作台沿轨道上下滚动。试 求软索的拉力和作
第 6 页
用在A、B两轮上的反力(不计摩擦力)。
解:取操作台为分离体,绘出其受力图(b),
这一力系共有三个未知力,他们是绳索 张力T,作用在A轮上 的约束反力NA,作
用在B轮上的约束反力RB,由于在垂直 方向上只有一个未知量(T的大小),所 以先列出力在y轴上的投影方程
1.2mE1.5mG1FG0 得 Y ?由? 0 T ? F ? 1 ? AC得 N?1.2?10?1.5?4?18kNB
1?NB?1.2G1?1.5F?0最后由 X ? 0 N ? N ? 0 G
?BA 得
(a)NA??NB??18kN(负值说明NA的实际指向与图示相反)y1m
T?F?G1?4?10?14kNF ) ?再列力矩平衡方程由 ? M C ( 0 B
TNANB(b)FG1xAC7. 图1-30[7]示一压力机,摇杆AOB绕固定轴O转动,水平连杆BC垂直于OB, 第 7 页
若作用力P=200N,a=arctan0.2,OA=1m,OB=10cm 求物体M受到的压力。
解[2] 水平连杆BC为二力杆,摇杆AOB受力P作
用时,销钉B作用给BC杆水平拉力TBC可根据摇杆AOB的平衡条件求出 得
??P?OA?TBC?OB(TBC图中未画)?200?100?TBC?10?TBC?TBC?200NME2aPBOACD由图1-30(a)可见,CB,CE,CD均系二力杆, 他们都套在销钉C上,如果以销钉C为研究对象, 画出销钉受力图[图1-30(c)],需要先应用汇交 力系的平衡条件求出CE杆压销钉的力RE。再
'将RE的反作用力RE的垂直分量求出。
'由于a角并未直接给出角度,RE?cos?( 即物体受到的压力)
也不能一步解出数值,所以这个例题用汇交力 系方法求解,不如改用下述方法简便。取CE,
CD连同销钉C和销钉E为研究对象(或称分离体),在画该分离体受力图时[图1-30(b)]虽然
根据CE杆为二力杆的条件,可以判定作用在销钉E上的压力的指 向,但是却将该力用两个分量 REX和REY来表示,即有意的将一个汇交力系转化为一般力系。因为题目只要求解出物体M受多大压力,即只需求出REY 。所以,在图1-30(b)所示的一般力系中,REX和RD 两个未知力不必解出。由此可以取这两个力的力线交点F作为矩心,只需利用 的条件,便可解出REY
?MF(P)?0
TBC?b?REy?2btan?REy?2tan??2?0.2?5000N T 第 8 页 2000BC8. 下图所示,自重是W(N)的塔假设受到平均集度为q(N/m) 的水平风载荷作用,试求塔的基座对塔的约束反力 解:因塔低与基础固定,可视为固定端约束,取整个 塔为研究对象,如图(b)为其受力图,
q
得
XA?qhh?X?0qh?X??0???0???W?0得
Wq这是一个平面一般力系,由静力平衡方程
WXAYA(a)(b)???WmA
得
?0?M(AF)qh?h2?m??02m??1qh29. 图1-33(a),所示水平杆长2m,A端固定在墙内,B端借助销钉与斜杆相连,斜杆C端倚靠在光滑墙面上,若不计杆的自重,试求当在CB杆的中央作用有载荷Q=1kN 时,水平杆A端的约束反力和约束反力偶
m1CNCCNCC
A1mQB2m(a)QBRRByAQBxRmRAyAAXB(b)(c)图1-33解: 按提示未知力作用在AB杆上,但已知力作用在CB杆上,如果取AB
杆为研究对象,则画出的将是未知力,所以应取AB杆、BC杆和销钉B一起作为研究对象,其受力图示于图1-33(c)。这是一个包含四个未知量的平面一般力系,不能用式(1-16)求解,需在四个未知量中先借
第 9 页
助BC杆的受力平衡关系解决一个。为此画BC杆的受力图[图1-33(b)]。在考虑B端处的约束反力时,如果利用三力平衡汇交定理,不难确定RB的力线方位.但由于并不需要求出B端处的约束反力,目的是解出NC,所以放弃使用三力平衡汇交定理,而将RB,用它的两个分力RBx、 Ryy来表示,从而又一次将汇交力系转化为一般力系来处理。于是,从图1-33(b),根据?MB(F)?0 ,可列出如下方程
由 NC?1?Q?1得
NC?Q?1kN由 ?M(AF)?0m??NC?1?Q?1?0
得
mA?1?1?1?1?2kN?m由 ? X ? 0 得 RAx?NC?1kN由 ? ? ? 0 得 RAx?Q?1kN 第二部分 习题及其解答
画出以下各指定物体的受力图(见题5图)。 (d)倾斜梁AB(梁自重不计);
NCCQRBxBRBy(b) 第 10 页
1.5