哈工大2023年秋季學期理論力學試題

2023-01-02 13:48:04 字數 2214 閱讀 3556

一、選擇題(每題3分。請將答案的序號填入劃線內。)

1、若作用在a點的兩個大小不等的力和 ,沿同一直線但方向相反。則其合力可以表示為 。

2、空間力偶矩是 。

①代數量; ②滑動向量; ③定位向量; ④自由向量。

3、一重w的物體置於傾角為的斜面上,若摩擦因數為f,且tg

①靜止不動; ②向下滑動; ③運動與否取決於平衡條件。

4、在點的合成運動問題中,當牽連運動為定軸轉動時 。

①一定會有科氏加速度; ②不一定會有科氏加速度; ③一定沒有科氏加速度。

5、直角剛桿ao = 2m,bo = 3m,已知某瞬時a點的速度 = 6m/s;而b點的加速度與bo成 = 60°角。則該瞬時剛桿的角度速度 rad/s,角加速度 = rad/s2。

①3; ② ; ③5 ; ④9 。

二、填空題 ??每題5分。請將答案填入劃線內。)

1、已知a(1,0,1),b(0,1,2)(長度單位為公尺),f= kn。則力f對x軸的矩為 ,對y軸的矩為 ,對z軸的矩為 。

2、均質杆ab長為l,質量為m,繞z軸轉動的角速度和角加速度分別為 , ,如圖所示。則此杆上各點慣性力向a點簡化的結果:主矢的大小是 ;主矩的大小是 。

3、為了用虛位移原理求解系統b處約束力,需將b支座解除,代以適當的約束力,a,d點虛位移之比值為: = ,p = 50n,則b處約束力的大小為 (需畫出方向)。

三、計算題(本題10分)

圖示平面結構,自重不計,b處為鉸鏈聯接。已知:p = 100 kn,m = 200 kn·m,l1 = 2m,l2 = 3m。試求支座a的約束力。

四、計算題(本題10分)

在圖示振系中,已知:物重q,兩併聯彈簧的剛性係數為k1與k2。如果重物懸掛的位置使兩彈簧的伸長相等,試求:(1)重物振動的週期;(2)此併聯彈簧的剛性係數。

五、計算題(本題15分)

半徑r=0.4m的輪1沿水平軌道作純滾動,輪緣上a點鉸接套筒3,帶動直角杆2作上下運動。已知:

在圖示位置時,輪心速度 =0.8m/s,加速度為零,l =0.6m。

試求該瞬時:(1)杆2的速度和加速度 ;(2)鉸接點a相對於杆2的速度和加速度 。

六、計算題(本題15分)

在圖示系統中,已知:勻質圓盤a和b的半徑各為r和r,質量各為m和m。試求:以φ和θ為廣義座標,用拉氏方程建立系統的運動微分方程。

七、計算題(本題20分)

在圖示機構中,已知:純滾動的勻質輪與物a的質量均為m,輪半徑為r,斜面傾角為β,物a與斜面的動摩擦因數為 ,不計杆oa的質量。試求:(1)o點的加速度;(2)杆oa的內力。

哈工大2023年秋季學期理論力學試答案

一二、1、 , , 。

2、 , 。

3、4:3,37.5n。

三、解,以整體為砠 ?究物件,受力如圖所示。

由 ……(1)

再以eadb為研究物件受力如圖所示,

由 ……(2)

聯立(1)(2)兩式得

四、解:(1)選取重物平衡位置為基本原點,並為零勢能零點,其運動規律為

在瞬時t物塊的動能和勢能分別為

當物塊處於平衡位置時

當物塊處於偏離振動中心位置極端位置時,

由機械能守恆定律,有

重物振動週期為

(2)兩個彈簧併聯,則彈性係數為 。

五、解:

輪作純滾動,輪上與地面接觸點p為瞬心,則

以套管a為動點,桿為動參考係,由點的速度合成定理

大小 ? ?

方向 √ √ √

由速度平行的四邊形得

所以有 ,

再進行加速度分析

以c點為基點,由基點法得加速度

①再與速度分析一樣選取點,動系,由點的加速度合成定理

……②將①②兩式聯立得

……③大小 0 0 ? ?

方向由加速度平行四邊形得

所以有 ,

六、解,以圓盤a和b的轉角和為廣義座標,以a位置為勢能位置,系統動能、勢能分別為

(略去常數項)

由於是保守系統,拉格朗日函式為

利用第二類拉格朗日方程

, ,七、解,以物塊a為研究物件,受力如圖所示。

由質點的運動微分方程,有

, ……①

, ……②

及補充方程

……③設物塊a沿斜面下滑s,速度為 ,則系統的動能為

系統的理想約束不作功,功率為

利用功率方程

聯立以上各式,得4

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