3.4. Câu hỏi ôn tập – Bài tập Chương 3

A. Câu Hỏi Ôn Tập

  1. Nêu định nghĩa và công thức vectơ chính và vectơ moment chính của hệ lực không gian.
  2. Trong hệ lực không gian có bao nhiêu dạng tối giản.
  3. Khi nào hệ lực không gian cân bằng.
  4. Viết phương trình cân bằng của hệ lực không gian cân bằng.

Nhận Dạy Kèm môn Cơ Học Kỹ Thuật (Cơ học cơ sở) - Engineering Mechanics Online qua ứng dụng Zoom, Google Meet,...

B. Bài tập có hướng dẫn giải

Câu 1. Tấm gỗ hình chữ nhật ABCD đồng chất, trọng lượng Q được giữ nằm ngang nhờ gắn vào tường bằng bản lề cầu A, bản lề trụ D và dây treo CE (Hình 3.4). Biết \( \widehat{ACE}=\alpha =60{}^\circ \) . Xác định phản lực tại A, B và dây CE. Biết  \( AB=a,\,\,BC=b=a\sqrt{3}\,\,(m) \).

Hướng dẫn giải:

Xét tấm gỗ ABCD cân bằng. Hệ lực:  \( \left( {{\overrightarrow{X}}_{A}},{{\overrightarrow{Y}}_{A}},{{\overrightarrow{Z}}_{A}},\overrightarrow{Q},\overrightarrow{T},{{\overrightarrow{Y}}_{D}},{{\overrightarrow{Z}}_{D}} \right)\sim \vec{0} \).

Phương trình cân bằng (Chọn hệ trục Axyz như Hình 3.5):

\(\left\{ \begin{align} & T_{x}^{AC}={{T}_{AC}}\cos \beta =(T\sin \alpha )\cos \beta  \\  & {{T}_{y}}=T\cos \alpha  \\  & T_{z}^{AC}={{T}_{AC}}\sin \beta =(T\sin \alpha )\sin \beta  \\ \end{align} \right.\), với  \( \tan \beta =\frac{AB}{BC}=\frac{a}{b}=\frac{1}{\sqrt{3}}\Rightarrow \beta =30{}^\circ  \).

 \( \sum {{F}_{kx}}=0\Leftrightarrow {{X}_{A}}-T_{x}^{AC}=0\Leftrightarrow {{X}_{A}}-(T\sin \alpha )\cos \beta =0 \)

 \( \sum {{F}_{ky}}=0\Leftrightarrow {{Y}_{A}}+{{T}_{y}}+{{Y}_{D}}-Q=0\Leftrightarrow {{Y}_{A}}+T\cos \alpha +{{Y}_{D}}-Q=0 \)

 \( \sum {{F}_{kz}}=0\Leftrightarrow {{Z}_{A}}-T_{z}^{AC}+{{Z}_{D}}=0\Leftrightarrow {{Z}_{A}}-(T\sin \alpha )\sin \beta +{{Z}_{D}}=0 \)

 \( \sum {{\vec{m}}_{x}}({{\overrightarrow{F}}_{k}})=0\Leftrightarrow {{T}_{y}}\cdot a-Q\cdot \frac{a}{2}=0\Leftrightarrow (T\cos \alpha )a-Q\cdot \frac{a}{2}=0 \)

 \( \sum {{\vec{m}}_{y}}({{\overrightarrow{F}}_{k}})=0\Leftrightarrow -{{Z}_{D}}\cdot b=0 \)

 \( \sum {{\vec{m}}_{z}}({{\overrightarrow{F}}_{k}})=0\Leftrightarrow Q\cdot \frac{b}{2}-{{T}_{y}}\cdot b-{{Y}_{D}}\cdot b=0\Leftrightarrow Q\cdot \frac{b}{2}-(T\cos \alpha )b-{{Y}_{D}}\cdot b=0 \).

Giải hệ phương trình trên, ta được:

 \( \left\{ \begin{align}  & {{X}_{A}}=\frac{\tan \alpha \cos \beta }{2}Q;\,\,{{Y}_{A}}=\frac{Q}{2};\,\,{{Z}_{A}}=\frac{\tan \alpha \sin \beta }{2}Q \\  & {{Y}_{D}}=0;\,\,{{Z}_{D}}=0 \\  & T=\frac{1}{2\cos \alpha }Q \\ \end{align} \right. \).

Thay số: \(\left\{ \begin{align}  & {{X}_{A}}=\frac{\tan 60{}^\circ \cos 30{}^\circ }{2}Q=\frac{\sqrt{3}\cdot \frac{\sqrt{3}}{2}}{2}Q=\frac{3}{4}Q;\,\,{{Y}_{A}}=\frac{Q}{2};\,\,{{Z}_{A}}=\frac{\tan 60{}^\circ \sin 30{}^\circ }{2}Q=\frac{\sqrt{3}\cdot \frac{1}{2}}{2}Q=\frac{\sqrt{3}}{4}Q \\  & {{Y}_{D}}=0;\,\,{{Z}_{D}}=0 \\  & T=\frac{1}{2\cos 60{}^\circ }Q=\frac{1}{2\cdot \frac{1}{2}}Q=Q \\ \end{align} \right.\).

Sách Giải Bài Tập Cơ Học Kỹ Thuật!

Câu 2. Người ta quấn sợi dây giữ tải trọng Q vào trống AB của tời với các ổ trục nằm tại A và B. Một bánh xe C có bán kính R gấp 6 lần bán kính trống r được gắn chặt vào trục quay. Một sợi dây khác được quấn quanh bánh xe và được kéo căng bởi tải trọng \( P=6\,kN \) và rời khỏi bánh xe theo phương tiếp tuyến mà nghiêng với phương ngang một góc  \( \alpha =30{}^\circ  \). Xác định Q và phản lực ổ trục A và B khi hệ cân bằng. Bỏ qua trọng lượng trống, trọng lượng bánh xe và ma sát trong các ổ trục. Các kích thước khác được cho trong Hình 3.6.

Hướng dẫn giải:

Khảo sát hệ gồm trống và bánh xe gắn chặt vào trục quay được xem như một vật rắn cân bằng (Hình 3.7). Hệ lực:  \( \left( \overrightarrow{T},{{\overrightarrow{Y}}_{A}},\overrightarrow{Q},{{\overrightarrow{Y}}_{B}},{{\overrightarrow{Z}}_{B}} \right)\sim \vec{0} \).

Phương trình cân bằng (Chọn hệ trục Cxyz như hình vẽ):

 \( T=P \)

 \( \Sigma {{F}_{kx}}=0\Leftrightarrow 0=0 \) (thỏa mãn)

 \( \Sigma {{F}_{ky}}=0\Leftrightarrow -T\sin \alpha +{{Y}_{A}}-Q+{{Y}_{B}}=0\Leftrightarrow -P\sin \alpha +{{Y}_{A}}-Q+{{Y}_{B}}=0\,\,\,\,\,\,\,(1) \)

 \( \Sigma {{F}_{kz}}=0\Leftrightarrow T\cos \alpha +{{Z}_{A}}+{{Z}_{B}}=0\Leftrightarrow P\cos \alpha +{{Z}_{A}}+{{Z}_{B}}=0\,\,\,\,\,\,\,\,(2) \)

 \( \Sigma {{\vec{m}}_{x}}({{\overrightarrow{F}}_{k}})=0\Leftrightarrow T\cdot R-Q\cdot r=0\Leftrightarrow P\cdot R-Q\cdot r=0\,\,\,\,\,\,\,\,(3) \)

 \( \Sigma {{\vec{m}}_{y}}({{\overrightarrow{F}}_{k}})=0\Leftrightarrow -{{Z}_{A}}\cdot a-{{Z}_{B}}\cdot 5a=0\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,(4) \)

 \( \Sigma {{\vec{m}}_{z}}({{\overrightarrow{F}}_{k}})=0\Leftrightarrow {{Y}_{A}}\cdot a+{{Y}_{B}}\cdot 5a-Q\cdot 4a=0\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,(5) \)

Giải hệ phương trình trên, ta được:

 \( (3)\Rightarrow Q=\frac{R}{r}P=36\,(kN) \)

 \( (2)\And (4)\Rightarrow \left\{ \begin{align}  & {{Z}_{A}}=-5{{Z}_{B}} \\  & P\cdot \frac{\sqrt{3}}{2}-5{{Z}_{B}}+{{Z}_{B}}=0 \\ \end{align} \right. \) \( \Leftrightarrow \left\{ \begin{align}  & {{Z}_{A}}=-5{{Z}_{B}}=-\frac{5\sqrt{3}}{8}P=-\frac{15\sqrt{3}}{8}\,(kN) \\  & {{Z}_{B}}=\frac{\sqrt{3}}{8}P=\frac{3\sqrt{3}}{4}\,(kN) \\ \end{align} \right. \)

 \( \left. \begin{align}  & (1)\Rightarrow {{Y}_{A}}+{{Y}_{B}}=P\sin \alpha +Q=P\cdot \frac{1}{2}+6P=\frac{13}{2}P \\  & (5)\Rightarrow {{Y}_{A}}+5{{Y}_{B}}=4Q=24P \\ \end{align} \right\}\Rightarrow \left\{ \begin{align}  & {{Y}_{A}}=\frac{17}{8}P=12,75\,(kN) \\  & {{Y}_{B}}=\frac{35}{8}P=26,25\,(kN) \\ \end{align} \right. \).

Câu 3. Để xem đầy đủ lời giải chi tiết các ví dụ và bài tập hãy mua sách Giải bài tập Cơ học kỹ thuật!

Hướng dẫn giải:

a) Ta có: 

Hãy mua Sách Giải Bài Tập Cơ Học Kỹ Thuật

Trong quá trình đăng tải bài giảng lên website sẽ không tránh khỏi việc sai sót nên để xem nhiều bài tập có lời giải chi tiết và nhiều bài toán hay hơn nữa, kính mời bạn đọc hãy mua Sách Giải Bài Tập Cơ Học Kỹ Thuật để được xem đầy đủ và chính xác nhất!

Các bài viết cùng chủ đề!

Các Sách Giải Bài Tập - Đề Thi do Trung tâm phát hành!


error: Content is protected !!
MENU
Trang Chủ