الاستاتيكا: حزمة المراجعة المكثفة

أوراق القوانين، وأهم خطوات الحل لكل موضوع، و12 مسألة تدريبية، مع الحلول الكاملة في الخلف.

مسائل جديدةالعودة إلى المقرّر

في نافذة الطباعة اختر «حفظ بصيغة PDF» لحفظ نسخة على جهازك.

1القوانين وطرق الحل

المتّجهات: الضرب القياسي والاتجاهي

المقدار
|a| = √(ax² + ay² + az²)
متّجه الوحدة
û = a/|a|
المركّبات من زاوية
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
الضرب القياسي
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
الإسقاط القياسي للمتجه a على المتجه b
a·b/|b|
الشغل
W = F·d
الضرب الاتجاهي
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
المساحات
متوازي الأضلاع |a × b|، المثلث ½|a × b|
العزم حول O
MO = r × F, r = A − O
حجم متوازي السطوح
V = |a·(b × c)|

الطريقة

  1. اكتب كل متجه بمركّباته؛ وللقوة المعطاة بمقدارها وزاويتها استخدم F·cos θ وF·sin θ.
  2. للأطوال والاتجاهات استخدم المقدار √(x² + y² + z²) ومتجه الوحدة a/|a|.
  3. استخدم الضرب القياسي للزوايا والإسقاطات والتعامد والشغل: a·b = |a||b|cos θ.
  4. استخدم الضرب الاتجاهي للمتجهات المتعامدة والمساحات والعزوم: اكتب المركّبات الثلاث بعناية مع الحفاظ على الترتيب a × b.

ردود أفعال ركائز الكمرات

الاتزان
ΣFx = 0, ΣFy = 0, ΣM = 0
حمل منتظم
المحصّلة w·L في منتصف الحمل
العزم
M = F·d

الطريقة

  1. ارسم مخطط الجسم الحر واستبدل كل ركيزة بردود أفعالها.
  2. استبدل كل حمل موزّع بقوة واحدة عند مركزه.
  3. خذ العزوم حول ركيزة واحدة لإيجاد ردّ الفعل عند الأخرى.
  4. استخدم ΣFy = 0 لإيجاد ردّ الفعل المتبقي، وتحقّق بمعادلة عزوم ثانية.

الجملون: طريقة العقد

طريقة العقد
ΣFx = 0, ΣFy = 0 at each joint
طريقة المقاطع
ΣM = 0 about a cut point
قوة العضو
موجب = شدّ، سالب = ضغط

الطريقة

  1. أوجد ردود أفعال الركائز للجملون كله.
  2. طريقة العقد: ابدأ بعقدة فيها قوتا عضوين مجهولتان على الأكثر واستخدم ΣFx = 0 و ΣFy = 0.
  3. طريقة المقاطع: اقطع عبر العضو المطلوب وخذ العزوم حول نقطة تلتقي فيها الأعضاء المجهولة الأخرى.
  4. افترض الشدّ؛ الإجابة السالبة تعني الضغط.

الإطارات والآلات

اتزان كل عنصر
ΣFx = 0, ΣFy = 0, ΣM = 0
عنصر ثنائي القوة
القوة تعمل على الخط المار بمسماريه
قوة المسمار
متساوية ومتعاكسة على العنصرين اللذين يربطهما
مقدار قوة المسمار
F = √(Fx² + Fy²)
الرافعة، الزرادية، الذراع الزاوية
Fin·a = Fout·b
آلية المفصل الركبي
Flink = F/(2 sin θ), Q = F/(2 tan θ)
حمل منتظم
المحصّلة w·L في منتصف الحمل

الطريقة

  1. ارسم الهيكل كاملًا وأوجد ردود أفعال المساند إذا لم يزد عدد المجاهيل على ثلاثة.
  2. حدد العناصر ثنائية القوة: هي محمّلة عند مسمارين فقط، وقوتها تعمل على الخط الواصل بينهما.
  3. فكّك الإطار وارسم كل عنصر على حدة، مع قوى مسامير متساوية ومتعاكسة عند ملتقى العناصر.
  4. لكل عنصر، خذ العزوم حول مسمار تعمل عنده قوى مجهولة، ثم استخدم ΣFx = 0 وΣFy = 0؛ واجمع المركّبات في مقدار واحد في النهاية.

قوة القص وعزم الانحناء

القص والعزم
V = ΣF على جانب واحد، M = ΣF·d على جانب واحد
إجهاد الانحناء
σ = M·y/I
مستطيل
I = bh³/12
معامل المقطع
W = I/ymax
بسيطة الارتكاز، حمل منتظم
Mmax = wL²/8

الطريقة

  1. أوجد ردود أفعال الركائز من اتزان الكمرة كلها.
  2. اقطع الكمرة عند المقطع المطلوب واحتفظ بجانب واحد.
  3. قوة القص: مجموع القوى الرأسية على ذلك الجانب. عزم الانحناء: مجموع عزومها حول المقطع.
  4. لإيجاد أقصى عزم، أوجد الموضع الذي تنعدم فيه قوة القص.

المركز وعزم القصور الذاتي

المركز
ȳ = ΣAiyi/ΣAi
مستطيل
I = bh³/12
نظرية المحور الموازي
I = Ic + A·d²
مقطع مركّب
I = Σ(Ic,i + Aidi²)

2مسائل تدريبية

1.المتّجهات: الضرب القياسي والاتجاهيمتوسطة
xyzab

أوجد الزاوية θ بين المتّجهين a = (−2, 0, −5) و b = (1, −4, 2)، بالدرجات.

a = (−2, 0, −5)b = (1, −4, 2)
θ = °
2.المتّجهات: الضرب القياسي والاتجاهيصعبة
xyzABC

أوجد مساحة A المثلث الذي رؤوسه A(0, −2, −1) و B(0, −4, −1) و C(−2, −3, 3). الإحداثيات بالمتر.

A(0, −2, −1)B(0, −4, −1)C(−2, −3, 3)
A = m²
3.ردود أفعال ركائز الكمراتمتوسطة
P1​ = 40 kNP2​ = 35 kNABRA​ = ?RB​6 m1 m1 m

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

L = 8 mP1 = 40 kN عند 6 mP2 = 35 kN عند 7 m
RA = kN
4.ردود أفعال ركائز الكمراتصعبة
w = 3 kN/mP = 15 kNABRA​ = ?RB​2 m1 m2 m

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

L = 5 mP = 15 kN عند 3 mw = 3 kN/m من 2 إلى 3 m
RA = kN
5.الجملون: طريقة العقدمتوسطة
ABCDEFGH10 kN20 kN4 × 3 m3 m

عضو واحد بالضبط في هذا الجمالون لا يحمل قوة تحت هذه الأحمال. أي عضو هو عضو القوة الصفرية؟ انقر عليه في المخطط.

B: 10 kN ↓D: 20 kN ↓
  1. 1العضو AB
  2. 2العضو BC
  3. 3العضو CD
  4. 4العضو DE
  5. 5العضو FG
  6. 6العضو GH
  7. 7العضو AF
  8. 8العضو HE
  9. 9العضو BF
  10. 10العضو CG
  11. 11العضو DH
  12. 12العضو FC
  13. 13العضو HC
6.الجملون: طريقة العقدصعبة
ABCDEFGH20 kN10 kN20 kN10 kN35 kN4 × 4 m3 m

عضو واحد بالضبط في هذا الجمالون لا يحمل قوة تحت هذه الأحمال. أي عضو هو عضو القوة الصفرية؟ انقر عليه في المخطط.

B: 20 kN ↓C: 10 kN ↓D: 20 kN ↓F: 10 kN ↓H: 35 kN ←
  1. 1العضو AB
  2. 2العضو BC
  3. 3العضو CD
  4. 4العضو DE
  5. 5العضو FG
  6. 6العضو GH
  7. 7العضو AF
  8. 8العضو HE
  9. 9العضو BF
  10. 10العضو CG
  11. 11العضو DH
  12. 12العضو FC
  13. 13العضو HC
7.الإطارات والآلاتمتوسطة
15 kN2 m2 m2 m0,75 mABCDEK

يقف الإطار A الموضح على مسمار عند A ومسند دحرجي عند B والمسافة بينهما 2 m، ومسمار قمته C على ارتفاع 4 m والرباط الأفقي DE على ارتفاع 2 m فوق الأرض. يؤثر حمل رأسي 15 kN على الساق AC عند K التي تبعد 0,75 m (أفقيًا) عن A. أوجد قوة الشد T في الرباط.

P = 15 kNAB = 2 mارتفاع C = 4 mارتفاع DE = 2 mالمسافة الأفقية من A إلى K = 0,75 m
T = kN
8.الإطارات والآلاتصعبة
w = 1,5 kN/m10 kN1,5 m2,1 m1,2 mABCD

العارضة AB في الكابول الجداري الموضح مثبتة بمسمار عند A ومسنودة بالدعامة CD (النقطة C تحت A بمسافة 1,2 m). تحمل العارضة حملًا منتظمًا 1,5 kN/m على طولها كله وحملًا مركّزًا 10 kN عند طرفها الحر B. أوجد القوة FCD في الدعامة.

w = 1,5 kN/mP = 10 kNAD = 1,5 mAB = 3,6 mAC = 1,2 m
FCD = kN
9.قوة القص وعزم الانحناءمتوسطة
P1​ = 70 kNP2​ = 40 kNAB2,5 m0,5 m2 m

الكمرة البسيطة الارتكاز تحمل حملين مركّزين. أوجد أقصى عزم انحناء Mmax في الكمرة.

L = 5 mP1 = 70 kN عند 2,5 mP2 = 40 kN عند 3 m
Mmax = kN·m
10.قوة القص وعزم الانحناءصعبة
35 kN50 kNABCDEFG2 m2 m2 m2 m2 m2 m

تقسم العلامات من A إلى G الكمرة إلى ستة أجزاء متساوية. عند أي علامة يكون عزم الانحناء الأكبر حجمًا، تقعيريًا أو تحدبيًا؟ انقر عليها في المخطط.

35 kN @ 12 m50 kN @ 4 m
  1. 1A (x = 0 m)
  2. 2B (x = 2 m)
  3. 3C (x = 4 m)
  4. 4D (x = 6 m)
  5. 5E (x = 8 m)
  6. 6F (x = 10 m)
  7. 7G (x = 12 m)
11.المركز وعزم القصور الذاتيمتوسطة
2601518014xالأبعاد بالـ mm

أوجد عزم القصور الذاتي Ix لمقطع T حول المحور الأفقي x المارّ بمركزه.

bf = 260 mmtf = 15 mmtw = 14 mmhw = 180 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
12.المركز وعزم القصور الذاتيصعبة
2401026020xM = 50 kN·mالأبعاد بالـ mm

يُستخدم مقطع T ككمرة والشفة في الأعلى، ويحمل عزم انحناء موجبًا مقداره 50 kN·m. أوجد إجهاد الانحناء σالأسفل عند الحافة السفلية.

bf = 240 mmtf = 10 mmtw = 20 mmhw = 260 mmM = 50 kN·m
σالأسفل = MPa

3المحاليل

1.المتّجهات: الضرب القياسي والاتجاهي

الإجابة: θ = 119,1 °

الضرب القياسي: a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ، وهو كمية قياسية. يعطي الزاوية بين متّجهين، cos θ = a·b/(|a|·|b|)، ويساوي صفرًا عندما يكونان متعامدين. المسقط القياسي لـ a على b هو a·b/|b|، والقوة الثابتة F التي تتحرّك خلال إزاحة d تبذل شغلًا W = F·d.

الضرب القياسي

a·b = (−2)·1 + 0·(−4) + (−5)·2 = −12

المقداران

|a| = √((−2)² + 0² + (−5)²) = 5,385
|b| = √(1² + (−4)² + 2²) = 4,583

الزاوية

cos θ = −12/(5,385·4,583) = −0,4863
θ = arccos(−0,4863) = 119,1°

الإجابة

θ = 119,1°
2.المتّجهات: الضرب القياسي والاتجاهي

الإجابة: A = 4,472 m²

الضرب الاتجاهي: a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) عمودي على المتّجهين كليهما، و |a × b| = |a|·|b|·sin θ هي مساحة متوازي الأضلاع الذي يحدّدانه (والمثلث نصفها). الترتيب مهم: b × a = −(a × b). عزم القوة F المؤثّرة عند النقطة A حول النقطة O هو MO = r × F، مع r = A − O.

متّجها الضلعين

AB = B − A = (0, −2, 0)
AC = C − A = (−2, −1, 4)

الضرب الاتجاهي

(AB × AC)x = AByACz − ABzACy = (−2)·4 − 0·(−1) = −8
(AB × AC)y = ABzACx − ABxACz = 0·(−2) − 0·4 = 0
(AB × AC)z = ABxACy − AByACx = 0·(−1) − (−2)·(−2) = −4
|AB × AC| = √((−8)² + 0² + (−4)²) = 8,944

مساحة المثلث

A = ½·8,944 = 4,472 m²

الإجابة

A = 4,472 m²
3.ردود أفعال ركائز الكمرات

الإجابة: RA = 14,38 kN

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​ = 40 kNP2​ = 35 kNABRA​RB​6 m1 m1 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·8 = 40·6 + 35·7
RB = 485/8 = 60,63 kN
ΣFy = 0: RA = 75 − 60,63 = 14,38 kN

الإجابة

RA = 14,38 kN
4.ردود أفعال ركائز الكمرات

الإجابة: RA = 7,5 kN

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.

w = 3 kN/mP = 15 kNABRA​RB​2 m1 m2 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.

محصّلة الحمل الموزّع: W = w·ℓ = 3·1 = 3 kN، تؤثّر عند x̄ = 2,5 m
ΣMA = 0: RB·5 = 15·3 + 3·1·2,5
RB = 52,5/5 = 10,5 kN
ΣFy = 0: RA = 18 − 10,5 = 7,5 kN

الإجابة

RA = 7,5 kN
5.الجملون: طريقة العقد

الإجابة: العضو CG

أعضاء القوة الصفرية: عند عقدة يجب أن تتزن القوى في كل اتجاه. إذا لم يكن على العقدة حمل ولا مسند، وكان عضوان من أعضائها الثلاثة على استقامة واحدة، فإن الاتزان في الاتجاه المتعامد مع ذلك الخط لا يشمل إلا العضو الثالث، فتكون قوته صفرًا. وإذا التقى عضوان فقط عند عقدة غير محملة ولم يكونا على استقامة واحدة فكلاهما صفر.

العقدة G

يقع FG وGH على خط مستقيم واحد ولا تحمل العقدة حملًا. اتزان القوى عبر ذلك الخط لا يُبقي إلا CG.

ΣF⊥ = 0 → FCG = 0

تحقق بطريقة العقد

حل كل العقد يعطي قوى الأعضاء هذه (T = شد، C = ضغط).

AB: 12,5 kN (T), BC: 12,5 kN (T), CD: 17,5 kN (T), DE: 17,5 kN (T), FG: 15 kN (C), GH: 15 kN (C), AF: 17,68 kN (C), HE: 24,75 kN (C), BF: 10 kN (T), CG: 0, DH: 20 kN (T), FC: 3,536 kN (T), HC: 3,536 kN (C)

الإجابة

عضو القوة الصفرية: CG
6.الجملون: طريقة العقد

الإجابة: العضو CG

أعضاء القوة الصفرية: عند عقدة يجب أن تتزن القوى في كل اتجاه. إذا لم يكن على العقدة حمل ولا مسند، وكان عضوان من أعضائها الثلاثة على استقامة واحدة، فإن الاتزان في الاتجاه المتعامد مع ذلك الخط لا يشمل إلا العضو الثالث، فتكون قوته صفرًا. وإذا التقى عضوان فقط عند عقدة غير محملة ولم يكونا على استقامة واحدة فكلاهما صفر.

العقدة G

يقع FG وGH على خط مستقيم واحد ولا تحمل العقدة حملًا. اتزان القوى عبر ذلك الخط لا يُبقي إلا CG.

ΣF⊥ = 0 → FCG = 0

تحقق بطريقة العقد

حل كل العقد يعطي قوى الأعضاء هذه (T = شد، C = ضغط).

AB: 17,08 kN (T), BC: 17,08 kN (T), CD: 27,92 kN (T), DE: 27,92 kN (T), FG: 64,17 kN (C), GH: 64,17 kN (C), AF: 65,1 kN (C), HE: 34,9 kN (C), BF: 20 kN (T), CG: 0, DH: 20 kN (T), FC: 15,1 kN (T), HC: 1,563 kN (T)

الإجابة

عضو القوة الصفرية: CG
7.الإطارات والآلات

الإجابة: T = 2,813 kN

الإطارات والآلات: خلافًا للجملون، يحتوي الإطار على عنصر واحد على الأقل يحمل قوى عند أكثر من نقطتين، أو حملًا بين مسماريه. ابحث أولًا عن العناصر ثنائية القوة: العنصر المحمّل عند مسمارين فقط تعمل قوته على الخط المار بهما، فيضيف مجهولًا واحدًا لا اثنين. ثم استخدم الهيكل كله لإيجاد ردود أفعال المساند حين لا يزيد عدد المجاهيل على ثلاثة. وأخيرًا فكّك الإطار: ارسم كل عنصر على حدة، مع قوى مسامير متساوية ومتعاكسة على العنصرين اللذين تربطهما، واكتب له ΣFx = 0 وΣFy = 0 وΣM = 0. أخذ العزوم حول مسمار يزيل مركّبتي قوة ذلك المسمار من المعادلة.

الإطار كاملًا: العزوم حول A

By = 15·0,75/2 = 5,625 kN

الساق BC: العزوم حول C

5,625·1 = T·2
T = 2,813 kN

الإجابة

T = 2,813 kN
8.الإطارات والآلات

الإجابة: FCD = 48,79 kN

الإطارات والآلات: خلافًا للجملون، يحتوي الإطار على عنصر واحد على الأقل يحمل قوى عند أكثر من نقطتين، أو حملًا بين مسماريه. ابحث أولًا عن العناصر ثنائية القوة: العنصر المحمّل عند مسمارين فقط تعمل قوته على الخط المار بهما، فيضيف مجهولًا واحدًا لا اثنين. ثم استخدم الهيكل كله لإيجاد ردود أفعال المساند حين لا يزيد عدد المجاهيل على ثلاثة. وأخيرًا فكّك الإطار: ارسم كل عنصر على حدة، مع قوى مسامير متساوية ومتعاكسة على العنصرين اللذين تربطهما، واكتب له ΣFx = 0 وΣFy = 0 وΣM = 0. أخذ العزوم حول مسمار يزيل مركّبتي قوة ذلك المسمار من المعادلة.

محصلة الحمل المنتظم

w·L = 1,5·3,6 = 5,4 kN عند 1,8 m

العزوم حول A للعارضة

FCD·0,6247·1,5 = 5,4·1,8 + 10·3,6 = 45,72 kN·m
FCD = 48,79 kN

الإجابة

FCD = 48,79 kN
9.قوة القص وعزم الانحناء

الإجابة: Mmax = 127,5 kN·m

طريقة المقاطع: اقطع الكمرة حيث تريد القوى الداخلية واحتفظ بجانب واحد. توازن قوة القص V القوى الرأسية على ذلك الجانب، ويوازن عزم الانحناء M عزومها حول المقطع. أقصى عزم: بما أن dM/dx = V، يبلغ عزم الانحناء ذروته حيث تمرّ قوة القص بالصفر، إمّا عند حمل مركّز أو داخل حمل موزّع.

ردود أفعال الركائز

اتزان الكمرة كلها.

ΣMA = 0: RB·5 = 70·2,5 + 40·3
RB = 295/5 = 59 kN
ΣFy = 0: RA = 110 − 59 = 51 kN

العزم تحت كل حمل

احتفظ بالجزء الواقع يسار كل حمل.

تحت P1: M = RA·2,5 = 51·2,5 = 127,5 kN·m
تحت P2: M = RB·2 = 59·2 = 118 kN·m

أكبر قيمة

Mmax = 127,5 kN·m (تحت P1)

الإجابة

Mmax = 127,5 kN·m
10.قوة القص وعزم الانحناء

الإجابة: E (x = 8 m)

أكبر عزم انحناء: يغير M ميله حيث تتغير قوة القص، لذا تقع قممه حيث تعبر قوة القص الصفر: تحت حمل نقطي، أو داخل حمل موزع، أو فوق مسند في كمرة ذات بروز. وعند المسند الثابت في كمرة كابولية يكون العزم أكبر ما يمكن عند الجدار. قارن حجم M في تلك المواضع، تقعيريًا كان أم تحدبيًا.

ردود أفعال الركائز

خذ العزوم حول أحد المسندين، ثم استخدم اتزان القوى الرأسية.

R1 = 7,5 kN, R2 = 77,5 kN

عزم الانحناء عند كل علامة

اجمع عزوم كل القوى على جانب واحد من القطع. التقعيري موجب والتحدبي سالب.

MA = 0, MB = 15, MC = 30, MD = −55, ME = −140 kN·m, MF = −70, MG = 0

الإجابة

علامة E: ME = −140 kN·m
11.المركز وعزم القصور الذاتي

الإجابة: Ix = 21,43 × 10⁶ mm⁴

المساحات المركّبة: قسّم المقطع إلى مستطيلات. المركز هو المتوسط الموزون بالمساحة ȳ = ΣAᵢyᵢ/ΣAᵢ. عزم القصور الذاتي حول المحور المركزي يجمع bh³/12 لكل جزء وحدّ المحور الموازي A·d²، حيث d بعد مركز الجزء عن المركز الكلي. إجهاد الانحناء σ = M·y/I.

قسّم إلى مستطيلين

قِس كل y من الحافة السفلية.

الشفة: Af = 260·15 = 3900 mm², yf = 180 + 15/2 = 187,5 mm
الجذع: Aw = 14·180 = 2520 mm², yw = 180/2 = 90 mm

المركز

ȳ = (Afyf + Awyw)/(Af + Aw) = (3900·187,5 + 2520·90)/6420 = 149,2 mm

نظرية المحور الموازي

الشفة: 260·15³/12 + 3900·(187,5 − 149,2)² = 5,785 × 10⁶ mm⁴
الجذع: 14·180³/12 + 2520·(90 − 149,2)² = 1,564 × 10⁷ mm⁴
Ix = 5,785 × 10⁶ + 1,564 × 10⁷ = 2,143 × 10⁷ mm⁴ = 21,43 × 10⁶ mm⁴

الإجابة

Ix = 21,43 × 10⁶ mm⁴
12.المركز وعزم القصور الذاتي

الإجابة: σالأسفل = 145,7 MPa

المساحات المركّبة: قسّم المقطع إلى مستطيلات. المركز هو المتوسط الموزون بالمساحة ȳ = ΣAᵢyᵢ/ΣAᵢ. عزم القصور الذاتي حول المحور المركزي يجمع bh³/12 لكل جزء وحدّ المحور الموازي A·d²، حيث d بعد مركز الجزء عن المركز الكلي. إجهاد الانحناء σ = M·y/I.

قسّم إلى مستطيلين

قِس كل y من الحافة السفلية.

الشفة: Af = 240·10 = 2400 mm², yf = 260 + 10/2 = 265 mm
الجذع: Aw = 20·260 = 5200 mm², yw = 260/2 = 130 mm

المركز

ȳ = (Afyf + Awyw)/(Af + Aw) = (2400·265 + 5200·130)/7600 = 172,6 mm

نظرية المحور الموازي

الشفة: 240·10³/12 + 2400·(265 − 172,6)² = 2,05 × 10⁷ mm⁴
الجذع: 20·260³/12 + 5200·(130 − 172,6)² = 3,874 × 10⁷ mm⁴
Ix = 2,05 × 10⁷ + 3,874 × 10⁷ = 5,924 × 10⁷ mm⁴

إجهاد الانحناء

تبعد الحافة السفلية ȳ عن المحور.

y = 172,6 mm
σ = M·y/I = 5 × 10⁷·172,6/5,924 × 10⁷ = 145,7 MPa

الإجابة

σالأسفل = 145,7 MPa

ExamProblems · examproblems.com/courses/statics