4.1 图示重W、边长2a的正方形均质薄板,由两根长l的软绳悬挂呈水平状态(悬挂点位置见虚线)。今在板上作用一力偶使板水平转过90仍保持平衡。求此力偶矩的大小。
??
解:板上作用有力W、
FT1、FT2以及力偶M。
Fcos??FT1cos??0,FT1?FT2?F 由?Fx?0:T2由?Fy?0,FT2sin??FT1sin??W?0,FT?W/2sin?
M?FT1cos?2a?0,M?Wactg?/2
由?Mz?0,
?ctg??2a/l2?2a2 ?M?Wa2/l2?2a2
4.2 箱盖ABCD重100N,长80cm,宽60cm,由不计重量的杆DE撑住如图示。H,G两铰链离A,B各10cm。求杆的内力及两铰链处的约束力。
解:箱盖上作用有W、FHx、
FHy、FGx、FGy以及FS(杆DE内力)等力。以箱盖为研究对象:
???W(AD/2)cos60?FADsin60?0,FS??28.87N M?0?Sz由,
F(3/2)AG?FHyHG?WHG/2?0,FHy?20.83N
由?Mx?0,S由?My?0,FS(1/2)AG?FHxHG?0,FHx?16.84N 由?Fx?0,FS(1/2)?FHx?FGx?0,FGx??2.41N
Fy?0,?FS(3/2)?FHy?FGy?W?0,FGy?54.17N
F4.3 作用在图示踏板上的铅垂力p使位于铅垂位置的连杆上产生拉力FT(FT?400N)。求轴承A,B
由?的约束力。
解:以整个系统为对象:
?M?0F(200)?F(120)cos30?0,FP?207.85N ?PTx由,
F(200)?0,FBy?0 由?MAz?0,By由?Fy?0,FAy?FBy?0,FAy?0
M?0,FT(160)?FP(100)?FBz(200)?0,FBz?423.92N 由?Ay由?Fz?0,FAz?FBz?FP?FT?0,FAz?183.92N 由?Fx?0,FAx?0
4.4 长2m,宽1m的门重200N,枢轴AB已倾斜15,今在门边CD的中心作用一垂直于门的力F,使门在图示位置平衡。求F及轴承A,B处的约束力。
?解:作用于门的F力沿x轴,重力W为:
?M?0,?Fa?Wsin15sin30(a/2)?0,F?12.94N
M?0,F(b/2)?Wsin15sin30(b/2)?Fb?0,F?6.5N 由?M?0,?Wcos15(a/2)?Wsin15cos30(b/2)?Fb?0,F由?门:
z??W?W[sin15(?sin30i?cos30j)?cos15?k]
?????yAxAx???xAyAy??70.7N
F由?F由?xy?0,?Wsin15?sin30??F?FAx?FBx?0,FBx?6.5N ?0,Wsin15?cos30??FAy?FBy?0,FBy?25.9N
?由?Fz?0,?Wcos15?FAz?0,FAz?193.2N
4.5 边长为a、不计重量的正方形薄板由6根二力杆支撑如图示。求当板上有一力偶M作用时各杆的内力。
解:以板为研究对象:
由?Mx?0,M?FS2(2/2)a?0,FS2?由?MAz?0,M?FS5(2/2)a?0,FS5?2M/a 2M/a
由?Mx?0,[FS1?FS2(2/2)]a?0,FS1??M/a
?F?0,FS3(3/3)?0,F?0 M?0,[FS6?FS5(2/2)]a?0,F由?y由
yS3S6??M/a
由?Mx??0,[FS3(3/3)?FS4](2/2)a?0,FS4?0
4.6 长2a、宽a的矩形板ABCD重W,由6根二力杆支承如图示。求当板上有水平力F1和F2作用时各杆的内力。
解:以板为研究对象:
由?Fy?0,?FS3(2/5)?F2?0,FS3?(5/2)F2
由?MAz?0,F2a?FS5(2/2)2a?0,FS5??(2/2)F2 由?由
MBy?0,W(a/2)?FS6a?0,FS6??W/2
x?F?0,?F1?FS5(2/2)?FS1(2/2)?0,FS1?(2/2)(F2?2F1)
由?MAx?0,Wa?FS6(2a)?[FS5(2/2)?FS4]2a?0,FS4?F2/2 由?Fz?0,?W?FS1(2/2)?FS2?FS3/5?FS4?FS5(2/2)?FS6?0,
4.7 图示水平轴AB作匀速转动,其上装有齿轮C及带轮D。已知胶带紧边的拉力为200N,松边的拉力为100N,尺寸如图示。求啮合力F及轴承A,B的约束力。
FS2??(F1?F2?W/2)