150931 (Составление уравнений равновесия и расчет действующих сил)

Описание файла

Документ из архива "Составление уравнений равновесия и расчет действующих сил", который расположен в категории "контрольные работы". Всё это находится в предмете "физика" из раздела "Студенческие работы", которые можно найти в файловом архиве Студент. Не смотря на прямую связь этого архива с Студент, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "контрольные работы и аттестации", в предмете "физика" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "150931"

Текст из документа "150931"

Задача С 1

Жестяная рама закреплена в точке А шарнирно, а в точке В прикреплена к шарнирной опоре на катках. На раму действуют пара сил с моментом М = 100H*м и две силы F1 = 10H под углом 30 к горизонтальной оси, приложенная к точке K, и F4=40H под углом 60 к горизонтальной оси, приложенная к точке H.

Определить реакции связей в точках A и В, вызываемые заданными нагрузками. При окончательных подсчетах принять l = 0,5 м

2 l l

Д ано: XA F4 X

М = 100 Н * м A H

F 1 = 10 Н F4’’ F4 F1’’ F1 l

£ 1= 30 K

F 4 = 40 HF1

L = 0,5 м М 3l

£ 4 = 60 2l

RB

X А, YА, RB Д

Рис. С 1.0.

Решение:

Рассмотрим равновесие рамы. Проведем координатные оси XY (начало координат в точке А). На раму действуют следующие силы: 1 и 4, пара сил моментом М и реакция связи A, A, B (реакция неподвижной шарнирной опоры А изображаем двумя ее составляющими, реакция шарнирной опоры на катках направлена перпендикулярно опорной плоскости).

Составляем три уравнения равновесия:

  1. ∑ FKX=0; XA+F4*coς 60 + F1*coς 30 =0

  2. ∑ FKY=0; YA-F4*ςin 60 + F1* ςin 30 +RB=0

  3. ∑ MA (FK)=0; -F4*ςin 60 *2l+ F1* ςin 30 *3l+F1* coς 30 *l-M+RB*5l=0

Из уравнений (1) находим XA:

XA= -F4* coς 60 -F1* coς 30 = -40*0,5-10*0,866= -28,66H

Из уравнения (3) находим RB:

RB= =

= =

=49,12H

Из уравнения (2) находим YA:

YA=

Проверка:

  • все силы реакции найдены правильно:

Ответ:

Задача С 2

Однородная прямоугольная плита весом P=5kH со стороны АВ=3l, ВС=2l закреплена в точке А сферическим шарниром, а в точке В цилиндрическим шарниром (подшипником) и удерживается в равновесии невесомым стержнем СС! На плиту действуют пара сил с моментом М=6лН*м, лежащая в плоскости плиты, и две силы. Значения этих сил, их направления и точки приложения Н, £1=90с, Д, £2=30с; при этом силы и лежат в плоскостях, параллельных плоскости xy, сила - в плоскости, параллельной xz, сила - в плоскости параллельной yz. Точки приложения Д и Н находятся в серединах сторон плиты. Определить реакции связей в(.) А и В, С. При окончательных расчетах принять l=0,5м.

С1

Z

Д ано:

Y

Рис С 2.0.

Решение:

  1. Рассмотрим равновесие плиты. На нее действуют заданные силы: пара сил с моментом М, а также реакции связей. Реакцию сферического шарнира разложим на 3 составляющие: цилиндрического шарнира (подшипника) - на две составляющие: (в плоскости перпендикулярной оси подшипника), реакцию стержня направим вдоль стержня, предполагая, что он растянут (рис. С 2.0.)

  2. Для определения составляем равновесия, действующей на плиту пространственной системы сил:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

Из уравнения (4) находим N:

Из уравнения (5) находим ZB:

Из уравнения (1) находим XA:

Из уравнения (6) находим YB^

Из уравнения (2) находим YA:

Из уравнения (3) находим ZA:

Ответ:

XA= -1,67kH

YA= -29,11kH

ZA= -0,10kH

YB=25,11kH

ZB=2,60kH

N= -5,39kH

Знаки указывают, что силы направлены противоположно показанным на рис. С 2.0.

Задача К1

Д ано:


Т ри движения точки на плоскости

Найти:

- уравнение траектории точки

для момента времени

y

B


x

Рис. К 1.0.

Решение:

  1. Для определения уравнения траектории исключим из заданных уравнений движения время t:

(1)

Преобразуя систему (1), получим:

(2)

Поскольку время е входит в аргументы тригометрических функций, где один аргумент вдвое больше другого, используем формулу: то есть:

Итак, получаем:

(3)

Преобразуя систему (3), получим:

(4)

Преобразуем:

Упрощая выражение, получим:

(5)

Выражение (5) – это уравнение траектории точки. График – парабола с вершиной в точке (0;11) на рис. К.1.0 а

  1. Скорость точки найдем по ее траектории на координатной оси:

см/с

y

(0;11)

y=-0,375x2+11


(-5,4;0) (5,4;0)

x

Рис. К 1.0 а

При t=1 сек, находим

При t=t1=1 сек, находим

Находим скорость точки:

  1. Аналогично найдем уравнение точки:

При t=t1=1 сек, находим

При t=t1=1 сек, находим:

Находим ускорение точки:

Найдем касательное ускорение, дифференцируя по времени равенства:


Учитывая найденные значения при t= 1 сек, получим:

5)Нормальное ускорение определяется по формуле:

6)Радиус кривизны траектории определяется по формуле:

Ответ:

a1=1,73 см/с2

aT=1,07 см/с2

an=1,36 cм/c2

=7,53 см

Задача К2

Дано:

l 1=0,4 м

l2=1,2 м

l3=1,4 м

l4=0,8 м

=60

=60

=60

=90

=120

4=3с-2

=10с-2


Найти:

-?


2

O1

4

O2

Рис. К2.0.

Решение:

  1. Строим положение данного механизма в соответствии с заданными узлами (рис К2.0)

  2. Определяем скорость точки по формуле:

Точка одновременно принадлежит стержню . Зная и направление воспользуемся теоремой о проекциях скоростей двух точек тела (стержня ) на прямую, соединяющую эти точки (прямая )

Точка В одновременно принадлежит к стержню 3 те к стержню АВ. При помощи теоремы о проекциях скоростей определяем скорость точки А:

Для определения скорости точки D стержня АВ построим мгновенный центр скоростей для звенья АВ (рис. К 2.0)

Определяем угловую скорость звенья 3 по формуле:

Из треугольника АС3В при помощи теоремы синусов определяем С3В:

Т.О., угловая скорость стержня 3 равна:

Скорость точки D стержня АВ определяется по формуле:

С3D определяем при помощи теоремы синусов:

Итак: =

Определяем ускорение точки А.

Т.к., угловая ускорение известно, то

Найдем нормальное ускорение точки А определяем по формуле:

Ускорение точки А плоского механизма определяется по формуле:

Ответ:

Задача Д1

Д ано:

m=2 кг


Найти:

x=f(t) – закон движения груза на участке ВС

А

C В

D

x 30

Рис. D 1.0.

Решение:

  1. Рассмотрим движение груза D на участке АВ, считая груз материальной точкой.

Изображаем груз (в произвольном положении) и действующее на него силы:

. Проводим ось AZ в сторону движения и составляем дифференциальное уравнение движения груза в проекции на эту ось:

(1)

(2)

Далее, находим:

(3)

Учитывая выражение (3) в (2) получим:

(4)

(5)

Принимая g=10ми/с2 получим:

Интегрируем:

Начальные условия:

При t=0;

или

ln(7-0,2* )= C1

При t=t1=2,5сек, , получим:

  1. Теперь рассмотрим движение груза на участке ВС, найденная скорость будет для движения на этом участке начальной скоростью

Изображаем груз (в произвольном положении) и действующие на него силы:

(рис. D1.0)

Проведем из точки В ось BX и составим дифференциальное уравнение движения груза в проекции на эту ось:

(6)

Т.к., то уравнение (6) примет вид:

(7)

Разделив обе части равенства на m=2 кг, получим

(8)

(9)

Умножим обе части уравнения (9) на и проинтегрируя, получим:

Учитывая начальные условия:

При

Т.о.,

Умножим обе части равенства на dt и снова интегрируем, получим:

Начальные условия: при

Итак:

Ответ:

Это закон движения груза D в изогнутой трубе АВС.

Свежие статьи
Популярно сейчас