الاستاتيكا: مسائل تدريبية وأسئلة امتحانات

الميكانيكا الهندسية: الاستاتيكا. اتزان الأجسام الجاسئة، وردود أفعال الركائز، والجملونات، والقوى الداخلية في الكمرات، وخواص المقاطع. تبدأ كل أسئلة الامتحان تقريبًا بمخطط جسم حر صحيح.

حزمة المراجعة المكثفة (PDF)أوراق قوانين وخطوات الحل ومسائل تدريبية بحلولها الكاملة، جاهزة للطباعة.

مواضيع هذا المقرّر

  1. المتّجهات: الضرب القياسي والاتجاهيالمقدار والمركّبات · الضرب القياسي · الضرب الاتجاهي والعزومحسابات
  2. ردود أفعال ركائز الكمراتحمل مركّز واحد · حملان مركّزان · حمل مركّز + حمل موزّعحسابات
  3. الجملون: طريقة العقدمتماثل · غير متماثل · حمل رأسي + أفقيحسابات
  4. الإطارات والآلاتالعناصر ثنائية القوة والآلات البسيطة · قوى المسامير والوصلات · الإطارات متعددة العناصرحسابات
  5. قوة القص وعزم الانحناءحمل مركّز · حمل موزّع على البحر كله · حمل مركّز + حمل موزّعحسابات
  6. المركز وعزم القصور الذاتيالمركز · عزم القصور الذاتي · إجهاد الانحناءحسابات

نصائح امتحان الاستاتيكا

  • ارسم مخطط الجسم الحر أولًا واستبدل كل ركيزة بقوى رد فعلها.
  • خذ العزوم حول نقطة تؤثّر فيها قوى مجهولة، فتختفي من المعادلة.
  • تحقّق من نتيجتك بالمعادلة التي لم تستخدمها: ΣF = 0 في الاتجاه الآخر اختبار سريع.

أمثلة محلولة

المتّجهات: الضرب القياسي والاتجاهيسهلة
xy135°F1​F2​

قوتان تؤثّران عند نقطة في المستوى xy: F₁ = 110 N عند 0° و F₂ = 190 N عند 135°، وكلتاهما مقيستان عكس عقارب الساعة من المحور x الموجب. أوجد اتجاه φ محصّلتهما، مقيسًا عكس عقارب الساعة من المحور x الموجب (بين 0° و 360°).

F1 = 110 N, θ1 = 0°F2 = 190 N, θ2 = 135°

المطلوب: φ (°)

أظهر التلميحات
  1. حلّل كل قوة إلى مركّبتين x و y.
  2. اجمع المركّبات x والمركّبات y كلًّا على حدة.
  3. Rₓ = −24,35 N, Ry = 134,4 N.
أظهر الإجابة والحل خطوة بخطوة

Vectors: a vector a = (ax, ay, az) has magnitude |a| = √(ax² + ay² + az²), and the unit vector in its direction is û = a/|a|. A vector of magnitude F at an angle θ measured anticlockwise from the positive x-axis has components Fx = F·cos θ and Fy = F·sin θ. Vectors add component by component.

مركّبتا المحصّلة

Rₓ = 110·cos 0° + 190·cos 135° = −24,35 N
Ry = 110·sin 0° + 190·sin 135° = 134,4 N

الاتجاه

Rₓ سالبة، لذا تشير المحصّلة إلى الربع الثاني أو الثالث: أضف 180° إلى زاوية الآلة الحاسبة.

arctan(Ry/Rₓ) = arctan(134,4/−24,35) = −79,73°
φ = 100,3°

الإجابة

φ = 100,3°
ردود أفعال ركائز الكمراتمتوسطة
P1​ = 15 kNP2​ = 30 kNABRA​RB​ = ?2 m1 m3 m

للكمرة البسيطة الارتكاز مسمار في A وبكرة في B. أوجد ردّ فعل الركيزة الرأسي RB.

L = 6 mP1 = 15 kN عند 2 mP2 = 30 kN عند 3 m

المطلوب: RB (kN)

أظهر التلميحات
  1. استخدم الاتزان الاستاتيكي: ΣFy = 0 و ΣM = 0. مجهولان ومعادلتان.
  2. خذ العزوم حول A. يمرّ RA بـ A فيختفي، وتحصل على RB مباشرة.
  3. إجمالي الحمل إلى الأسفل 45 kN، إذن RA + RB = 45 kN.
أظهر الإجابة والحل خطوة بخطوة

الاتزان الاستاتيكي: الجسم الساكن يحقّق ΣFx = 0 و ΣFy = 0 و ΣM = 0 حول أي نقطة. أخذ العزوم حول ركيزة يحذف ردّ فعلها من المعادلة.

P1​ = 15 kNP2​ = 30 kNABRA​RB​2 m1 m3 m

مخطط الجسم الحر

استبدل الركائز بقوى ردّ الفعل. البكرة تعطي ردّ فعل رأسيًا واحدًا؛ ومع الأحمال الرأسية فقط يعطي المسمار أيضًا ردّ فعل رأسيًا واحدًا.

الاتزان

العزوم حول A، موجبة عكس عقارب الساعة. ثم اتزان القوى الرأسية.

ΣMA = 0: RB·6 = 15·2 + 30·3
RB = 120/6 = 20 kN
ΣFy = 0: RA = 45 − 20 = 25 kN

الإجابة

RB = 20 kN

كيف يعمل التدريب

  • يمزج «تدرّب على هذا المقرّر» مسائل من كل مواضيعه، كما في امتحان حقيقي.
  • لكل مسألة قيم جديدة، فتتعلّم الطريقة بدلًا من حفظ إجابة.
  • هل علِقت؟ افتح تلميحًا صغيرًا أولًا، والشرح الكامل فقط عندما تحتاج إليه.
  • الامتحانات التجريبية محدّدة بوقت ومن دون تلميحات، وتحصل في النهاية على درجتك ومراجعة كاملة.

آلات حاسبة لهذا المقرّر

مقرّرات ذات صلة