स्थैतिकी: क्रैम पैक

सूत्र-पत्रक, हर विषय के मुख्य विधि-चरण और 12 अभ्यास प्रश्न, पूरे हल पीछे दिए गए हैं।

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1सूत्र और विधियाँ

सदिश: अदिश और सदिश गुणनफल

परिमाण
|a| = √(ax² + ay² + az²)
इकाई सदिश
û = a/|a|
कोण से घटक
Fx = F·cos θ, Fy = F·sin θ
अदिश गुणनफल
a·b = axbx + ayby + azbz = |a||b|cos θ
b पर a का अदिश प्रक्षेप
a·b/|b|
कार्य
W = F·d
सदिश गुणनफल
a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx)
क्षेत्रफल
समांतर चतुर्भुज |a × b|, त्रिभुज ½|a × b|
O के परितः आघूर्ण
MO = r × F, r = A − O
समांतर षट्फलक का आयतन
V = |a·(b × c)|

विधि

  1. हर सदिश को घटकों में लिखें; परिमाण और कोण से दिए गए बल के लिए F·cos θ और F·sin θ का उपयोग करें।
  2. लंबाइयों और दिशाओं के लिए परिमाण √(x² + y² + z²) और इकाई सदिश a/|a| का उपयोग करें।
  3. कोणों, प्रक्षेपों, लंबवतता और कार्य के लिए अदिश गुणनफल का उपयोग करें: a·b = |a||b|cos θ।
  4. लंबवत सदिशों, क्षेत्रफलों और आघूर्णों के लिए सदिश गुणनफल का उपयोग करें: क्रम a × b बनाए रखते हुए तीनों घटक ध्यान से लिखें।

बीम आलंब प्रतिक्रियाएँ

संतुलन
ΣFx = 0, ΣFy = 0, ΣM = 0
एकसमान भार
परिणामी w·L भार के मध्य में
आघूर्ण
M = F·d

विधि

  1. मुक्त-पिंड आरेख बनाएँ और हर आलंब को उसकी प्रतिक्रियाओं से बदलें।
  2. हर वितरित भार को उसके केंद्रक पर एक अकेले बल से बदलें।
  3. एक आलंब के परितः आघूर्ण लेकर दूसरे की प्रतिक्रिया ज्ञात करें।
  4. शेष प्रतिक्रिया ज्ञात करने के लिए ΣFy = 0 का उपयोग करें, और दूसरे आघूर्ण समीकरण से जाँचें।

ट्रस: जोड़ विधि

संधि विधि
ΣFx = 0, ΣFy = 0 at each joint
खंड विधि
ΣM = 0 about a cut point
अवयव बल
धनात्मक = तनाव, ऋणात्मक = संपीडन

विधि

  1. पूरे ट्रस की आलंब प्रतिक्रियाएँ ज्ञात करें।
  2. संधि विधि: ऐसी संधि से शुरू करें जिस पर अधिकतम दो अज्ञात सदस्य बल हों, और ΣFx = 0 तथा ΣFy = 0 का उपयोग करें।
  3. खंड विधि: आवश्यक सदस्य से होकर काटें और उस बिंदु के परितः आघूर्ण लें जहाँ अन्य अज्ञात सदस्य मिलते हैं।
  4. तनाव मानें; ऋणात्मक उत्तर का अर्थ है संपीडन।

फ़्रेम और मशीनें

हर अवयव का संतुलन
ΣFx = 0, ΣFy = 0, ΣM = 0
द्वि-बल अवयव
इसके दोनों पिनों से गुज़रने वाली रेखा के अनुदिश बल
पिन बल
जोड़े गए दोनों अवयवों पर समान और विपरीत
पिन बल का परिमाण
F = √(Fx² + Fy²)
उत्तोलक, प्लायर, बेल क्रैंक
Fin·a = Fout·b
टॉगल
Flink = F/(2 sin θ), Q = F/(2 tan θ)
एकसमान भार
परिणामी w·L भार के मध्य में

विधि

  1. पूरी संरचना बनाएँ और, यदि अज्ञात तीन से अधिक न हों, तो आलंब प्रतिक्रियाएँ ज्ञात करें।
  2. द्वि-बल अवयव पहचानें: केवल दो पिनों पर भारित, उनका बल दोनों पिनों के बीच की रेखा के अनुदिश लगता है।
  3. फ़्रेम को अलग-अलग करें और हर अवयव को अकेले बनाएँ, जहाँ अवयव मिलते हैं वहाँ समान और विपरीत पिन बल रखें।
  4. हर अवयव के लिए किसी ऐसे पिन के परितः आघूर्ण लें जहाँ अज्ञात बल लगते हैं, फिर ΣFx = 0 और ΣFy = 0 उपयोग करें; अंत में घटकों को मिलाकर परिमाण निकालें।

अपरूपण बल और बंकन आघूर्ण

अपरूपण बल और आघूर्ण
V = एक ओर का ΣF, M = एक ओर का ΣF·d
बंकन प्रतिबल
σ = M·y/I
आयत
I = bh³/12
खंड मापांक
W = I/ymax
सरल आधारित, एकसमान भार
Mmax = wL²/8

विधि

  1. पूरे बीम के संतुलन से आलंब प्रतिक्रियाएँ ज्ञात करें।
  2. बीम को आवश्यक खंड पर काटें और एक भाग रखें।
  3. अपरूपण बल: उस भाग पर ऊर्ध्वाधर बलों का योग। बंकन आघूर्ण: कट के परितः उनके आघूर्णों का योग।
  4. अधिकतम आघूर्ण के लिए वह स्थान ज्ञात करें जहाँ अपरूपण बल शून्य है।

केंद्रक और जड़त्व आघूर्ण

केंद्रक
ȳ = ΣAiyi/ΣAi
आयत
I = bh³/12
समांतर अक्ष प्रमेय
I = Ic + A·d²
संयुक्त खंड
I = Σ(Ic,i + Aidi²)

2अभ्यास प्रश्न

1.सदिश: अदिश और सदिश गुणनफलमध्यम
xyzab

b = (2, 0, 2) पर a = (−7, −6, 4) का अदिश प्रक्षेप compb a, अर्थात b की दिशा में a का घटक, ज्ञात कीजिए।

a = (−7, −6, 4)b = (2, 0, 2)
compb a =
2.सदिश: अदिश और सदिश गुणनफलकठिन
xyzab

a = (6, −6, 6) और b = (−5, 4, 1) द्वारा बने समांतर चतुर्भुज का क्षेत्रफल A ज्ञात कीजिए।

a = (6, −6, 6)b = (−5, 4, 1)
A =
3.बीम आलंब प्रतिक्रियाएँमध्यम
P1​ = 15 kNP2​ = 35 kNABRA​ = ?RB​5 m2 m1 m

सरल आलंबित बीम में A पर पिन और B पर रोलर है। ऊर्ध्वाधर आलंब प्रतिक्रिया RA ज्ञात कीजिए।

L = 8 mP1 = 15 kN पर 5 mP2 = 35 kN पर 7 m
RA = kN
4.बीम आलंब प्रतिक्रियाएँकठिन
w = 3 kN/mP = 40 kNABRA​RB​ = ?3 m5 m2 m

सरल आलंबित बीम में A पर पिन और B पर रोलर है। ऊर्ध्वाधर आलंब प्रतिक्रिया RB ज्ञात कीजिए।

L = 10 mP = 40 kN पर 3 mw = 3 kN/m, 3 से 8 m तक
RB = kN
5.ट्रस: जोड़ विधिमध्यम
ABCDEFGH40 kN25 kN10 kN10 kN4 × 4 m4 m

इस ट्रस का ठीक एक सदस्य इन भारों के अंतर्गत कोई बल वहन नहीं करता। शून्य-बल सदस्य कौन-सा है? उसे आरेख में क्लिक करें।

C: 40 kN ↓D: 25 kN ↓G: 10 kN ↓H: 10 kN ↓
  1. 1सदस्य AB
  2. 2सदस्य BC
  3. 3सदस्य CD
  4. 4सदस्य DE
  5. 5सदस्य FG
  6. 6सदस्य GH
  7. 7सदस्य AF
  8. 8सदस्य HE
  9. 9सदस्य BF
  10. 10सदस्य CG
  11. 11सदस्य DH
  12. 12सदस्य FC
  13. 13सदस्य HC
6.ट्रस: जोड़ विधिकठिन
ABCDEFGH35 kN40 kN4 × 4 m4 m

इस ट्रस का ठीक एक सदस्य इन भारों के अंतर्गत कोई बल वहन नहीं करता। शून्य-बल सदस्य कौन-सा है? उसे आरेख में क्लिक करें।

F: 35 kN ↓H: 40 kN ←
  1. 1सदस्य AB
  2. 2सदस्य BC
  3. 3सदस्य CD
  4. 4सदस्य DE
  5. 5सदस्य FG
  6. 6सदस्य GH
  7. 7सदस्य AF
  8. 8सदस्य HE
  9. 9सदस्य BF
  10. 10सदस्य CG
  11. 11सदस्य DH
  12. 12सदस्य BG
  13. 13सदस्य DG
7.फ़्रेम और मशीनेंमध्यम
20 kN6 m2.5 m3.6 mABCK

दिखाए गए फ़्रेम में A, B और C पर पिन हैं; A और C भूमि में 6 m दूर जड़े हैं, और B भूमि से 2.5 m ऊपर तथा A के 3.6 m दाईं ओर है। अवयव AB पर K पर, जो A से 2.16 m (क्षैतिज) दूर है, 20 kN का ऊर्ध्वाधर भार लगता है। अवयव BC में बल FBC ज्ञात कीजिए।

P = 20 kNL = 6 mH = 2.5 mA से B तक क्षैतिज दूरी = 3.6 mA से K तक क्षैतिज दूरी = 2.16 m
FBC = kN
8.फ़्रेम और मशीनेंकठिन
5 kN6 kN6 m2.5 m1.8 mABCK

दिखाए गए फ़्रेम में A, B और C पर पिन हैं; A और C भूमि में 6 m दूर जड़े हैं, और B 2.5 m ऊँचा तथा A के 1.8 m दाईं ओर है। अवयव AB पर K पर, जो A से 0.45 m (क्षैतिज) दूर है, 5 kN का ऊर्ध्वाधर भार है, और अवयव AB पर B पर दाईं ओर 6 kN का क्षैतिज भार लगता है। A पर क्षैतिज प्रतिक्रिया Ax का परिमाण ज्ञात कीजिए।

P = 5 kNQ = 6 kNL = 6 mH = 2.5 mA से B तक क्षैतिज दूरी = 1.8 mA से K तक क्षैतिज दूरी = 0.45 m
Ax = kN
9.अपरूपण बल और बंकन आघूर्णमध्यम
M0​ = 15 kN·mAB8 m2 m

सरल आलंबित बीम A से x = 8 m पर दक्षिणावर्त बलयुग्म M0 = 15 kN·m वहन करता है, और कोई अन्य भार नहीं। बलयुग्म के ठीक बाईं ओर बंकन आघूर्ण Mx ज्ञात कीजिए। सैगिंग आघूर्णों को और बाएँ फलक पर ऊपर की ओर अपरूपण को धनात्मक लें।

L = 10 mM0 = 15 kN·m दक्षिणावर्त, स्थान 8 m
Mx = kN·m
10.अपरूपण बल और बंकन आघूर्णकठिन
10 kN45 kNABCDEFG1 m1 m1 m1 m1 m1 m

चिह्न A से G धरन को छह बराबर भागों में बाँटते हैं। किस चिह्न पर बंकन आघूर्ण परिमाण में सबसे बड़ा है, अधोमुखी या ऊर्ध्वमुखी? उसे आरेख में क्लिक करें।

10 kN @ 0 m45 kN @ 6 m
  1. 1A (x = 0 m)
  2. 2B (x = 1 m)
  3. 3C (x = 2 m)
  4. 4D (x = 3 m)
  5. 5E (x = 4 m)
  6. 6F (x = 5 m)
  7. 7G (x = 6 m)
11.केंद्रक और जड़त्व आघूर्णमध्यम
B = 240H = 375t = 10xआयाम mm में

एक खोखले आयताकार (बॉक्स) खंड की बाहरी चौड़ाई B = 240 mm, बाहरी ऊँचाई H = 375 mm और एकसमान दीवार मोटाई t = 10 mm है। क्षैतिज केंद्रकीय अक्ष के परितः उसकी परिभ्रमण त्रिज्या r ज्ञात कीजिए।

B = 240 mmH = 375 mmt = 10 mm
r = mm
12.केंद्रक और जड़त्व आघूर्णकठिन
200 mm150 mm105 mm50 × 40xIx​ = ?

200 mm × 150 mm की एक प्लेट में 50 mm चौड़ा और 40 mm ऊँचा आयताकार कटाव है, जो ऊर्ध्वाधर केंद्र रेखा पर केंद्रित है और जिसका केंद्र नीचे से 105 mm ऊपर है। केंद्रक से गुज़रने वाले क्षैतिज अक्ष के परितः क्षेत्रफल का द्वितीय आघूर्ण Ix ज्ञात कीजिए।

b = 200 mmh = 150 mmकटाव: 50 × 40 mmछिद्र का केंद्र: y = 105 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴

3विलयन

1.सदिश: अदिश और सदिश गुणनफल

उत्तर: compb a = −2.121

Dot product: a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ, a scalar. It gives the angle between two vectors, cos θ = a·b/(|a|·|b|), and it is zero when they are perpendicular. The scalar projection of a onto b is a·b/|b|, and a constant force F moving through a displacement d does work W = F·d.

अदिश गुणनफल

a·b = (−7)·2 + (−6)·0 + 4·2 = −6

b की लंबाई

|b| = √(2² + 0² + 2²) = 2.828

अदिश प्रक्षेप

compb a = a·b/|b| = −6/2.828 = −2.121

उत्तर

compb a = −2.121

ऋणात्मक: a का एक घटक b के विरुद्ध इंगित करता है।

2.सदिश: अदिश और सदिश गुणनफल

उत्तर: A = 47.24

Cross product: a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) is perpendicular to both vectors, and |a × b| = |a|·|b|·sin θ is the area of the parallelogram they span (the triangle has half of it). Order matters: b × a = −(a × b). The moment of a force F applied at point A about point O is MO = r × F, with r = A − O.

सदिश गुणनफल

(a × b)x = aybz − azby = (−6)·1 − 6·4 = −30
(a × b)y = azbx − axbz = 6·(−5) − 6·1 = −36
(a × b)z = axby − aybx = 6·4 − (−6)·(−5) = −6

क्षेत्रफल

A = |a × b| = √((−30)² + (−36)² + (−6)²) = 47.24

उत्तर

A = 47.24
3.बीम आलंब प्रतिक्रियाएँ

उत्तर: RA = 10 kN

स्थैतिक संतुलन: स्थिर वस्तु के लिए किसी भी बिंदु के परितः ΣFx = 0, ΣFy = 0 और ΣM = 0। एक आलंब के परितः आघूर्ण लेने से उस आलंब की प्रतिक्रिया समीकरण से हट जाती है।

P1​ = 15 kNP2​ = 35 kNABRA​RB​5 m2 m1 m

मुक्त-पिंड आरेख

आलंबों को प्रतिक्रिया बलों से बदलें। रोलर एक ऊर्ध्वाधर प्रतिक्रिया देता है; केवल ऊर्ध्वाधर भारों के साथ पिन भी एक ऊर्ध्वाधर प्रतिक्रिया देता है।

संतुलन

A के परितः आघूर्ण, वामावर्त धनात्मक। फिर ऊर्ध्वाधर बल संतुलन।

ΣMA = 0: RB·8 = 15·5 + 35·7
RB = 320/8 = 40 kN
ΣFy = 0: RA = 50 − 40 = 10 kN

उत्तर

RA = 10 kN
4.बीम आलंब प्रतिक्रियाएँ

उत्तर: RB = 20.25 kN

स्थैतिक संतुलन: स्थिर वस्तु के लिए किसी भी बिंदु के परितः ΣFx = 0, ΣFy = 0 और ΣM = 0। एक आलंब के परितः आघूर्ण लेने से उस आलंब की प्रतिक्रिया समीकरण से हट जाती है।

w = 3 kN/mP = 40 kNABRA​RB​3 m5 m2 m

मुक्त-पिंड आरेख

आलंबों को प्रतिक्रिया बलों से बदलें। रोलर एक ऊर्ध्वाधर प्रतिक्रिया देता है; केवल ऊर्ध्वाधर भारों के साथ पिन भी एक ऊर्ध्वाधर प्रतिक्रिया देता है।

संतुलन

A के परितः आघूर्ण, वामावर्त धनात्मक। फिर ऊर्ध्वाधर बल संतुलन।

वितरित भार का परिणामी: W = w·ℓ = 3·5 = 15 kN, x̄ = 5.5 m पर कार्य करता है
ΣMA = 0: RB·10 = 40·3 + 3·5·5.5
RB = 202.5/10 = 20.25 kN
ΣFy = 0: RA = 55 − 20.25 = 34.75 kN

उत्तर

RB = 20.25 kN
5.ट्रस: जोड़ विधि

उत्तर: सदस्य BF

शून्य-बल सदस्य: किसी संधि पर बल हर दिशा में संतुलित होने चाहिए। यदि संधि पर कोई भार और आधार नहीं है, और उसके तीन सदस्यों में से दो एक सीध में हैं, तो उस रेखा के आर-पार का संतुलन केवल तीसरे सदस्य को शामिल करता है, इसलिए उसका बल शून्य है। यदि भाररहित संधि पर केवल दो सदस्य मिलते हैं और वे एक सीध में नहीं हैं, तो दोनों शून्य हैं।

संधि B

AB और BC एक सीधी रेखा में हैं और संधि पर कोई भार नहीं है। उस रेखा के आर-पार बलों को संतुलित करने पर केवल BF बचता है।

ΣF⊥ = 0 → FBF = 0

संधि विधि से जाँचें

सभी संधियाँ हल करने पर ये सदस्य बल मिलते हैं (T = तनाव, C = संपीड़न)।

AB: 33.75 kN (T), BC: 33.75 kN (T), CD: 51.25 kN (T), DE: 51.25 kN (T), FG: 67.5 kN (C), GH: 67.5 kN (C), AF: 47.73 kN (C), HE: 72.48 kN (C), BF: 0, CG: 10 kN (C), DH: 25 kN (T), FC: 47.73 kN (T), HC: 22.98 kN (T)

उत्तर

शून्य-बल सदस्य: BF
6.ट्रस: जोड़ विधि

उत्तर: सदस्य CG

शून्य-बल सदस्य: किसी संधि पर बल हर दिशा में संतुलित होने चाहिए। यदि संधि पर कोई भार और आधार नहीं है, और उसके तीन सदस्यों में से दो एक सीध में हैं, तो उस रेखा के आर-पार का संतुलन केवल तीसरे सदस्य को शामिल करता है, इसलिए उसका बल शून्य है। यदि भाररहित संधि पर केवल दो सदस्य मिलते हैं और वे एक सीध में नहीं हैं, तो दोनों शून्य हैं।

संधि C

BC और CD एक सीधी रेखा में हैं और संधि पर कोई भार नहीं है। उस रेखा के आर-पार बलों को संतुलित करने पर केवल CG बचता है।

ΣF⊥ = 0 → FCG = 0

संधि विधि से जाँचें

सभी संधियाँ हल करने पर ये सदस्य बल मिलते हैं (T = तनाव, C = संपीड़न)।

AB: 3.75 kN (C), BC: 2.5 kN (C), CD: 2.5 kN (C), DE: 1.25 kN (C), FG: 36.25 kN (C), GH: 38.75 kN (C), AF: 51.27 kN (C), HE: 1.768 kN (T), BF: 1.25 kN (T), CG: 0, DH: 1.25 kN (C), BG: 1.768 kN (C), DG: 1.768 kN (T)

उत्तर

शून्य-बल सदस्य: CG
7.फ़्रेम और मशीनें

उत्तर: FBC = 9.981 kN

फ़्रेम और मशीनें: ट्रस के विपरीत, फ़्रेम में कम से कम एक अवयव दो से अधिक बिंदुओं पर बल वहन करता है, या उसके पिनों के बीच भार होता है। पहले द्वि-बल अवयव खोजें: केवल दो पिनों पर भारित अवयव का बल उन्हें जोड़ने वाली रेखा के अनुदिश होता है, इसलिए वह दो नहीं, एक अज्ञात जोड़ता है। फिर, यदि अज्ञात तीन से अधिक न हों, तो आलंब प्रतिक्रियाओं के लिए पूरी संरचना उपयोग करें। अंत में फ़्रेम को अलग करें: हर अवयव अलग बनाएँ, जहाँ दो अवयव जुड़ते हैं वहाँ पिन बल समान और विपरीत रखें, और उसके लिए ΣFx = 0, ΣFy = 0 और ΣM = 0 लिखें। किसी पिन के परितः आघूर्ण लेने से समीकरण से उस पिन बल के दोनों घटक हट जाते हैं।

द्वि-बल अवयव BC

BC = √(2.4² + 2.5²) = 3.466 m

पूरा फ़्रेम: A के परितः आघूर्ण

भूमि C पर BC को CB के अनुदिश धकेलती है; उसका क्षैतिज घटक A से गुज़रता है, केवल ऊर्ध्वाधर घटक का आघूर्ण है।

FBC·(2.5/3.466)·6 = 20·2.16
FBC = 9.981 kN (संपीडन)

उत्तर

FBC = 9.981 kN
8.फ़्रेम और मशीनें

उत्तर: Ax = 1.17 kN

फ़्रेम और मशीनें: ट्रस के विपरीत, फ़्रेम में कम से कम एक अवयव दो से अधिक बिंदुओं पर बल वहन करता है, या उसके पिनों के बीच भार होता है। पहले द्वि-बल अवयव खोजें: केवल दो पिनों पर भारित अवयव का बल उन्हें जोड़ने वाली रेखा के अनुदिश होता है, इसलिए वह दो नहीं, एक अज्ञात जोड़ता है। फिर, यदि अज्ञात तीन से अधिक न हों, तो आलंब प्रतिक्रियाओं के लिए पूरी संरचना उपयोग करें। अंत में फ़्रेम को अलग करें: हर अवयव अलग बनाएँ, जहाँ दो अवयव जुड़ते हैं वहाँ पिन बल समान और विपरीत रखें, और उसके लिए ΣFx = 0, ΣFy = 0 और ΣM = 0 लिखें। किसी पिन के परितः आघूर्ण लेने से समीकरण से उस पिन बल के दोनों घटक हट जाते हैं।

BC की दिशा

BC = 4.888 m, cos = 0.8593, sin = 0.5115

पूरा फ़्रेम: A के परितः आघूर्ण

FBC·0.5115·6 = 5·0.45 + 6·2.5
FBC = 5.621 kN

क्षैतिज संतुलन

Ax + 6 − 5.621·0.8593 = 0
Ax = −1.17 kN → |Ax| = 1.17 kN

उत्तर

Ax = 1.17 kN

ऋण चिह्न का अर्थ है कि Ax बाईं ओर है।

9.अपरूपण बल और बंकन आघूर्ण

उत्तर: Mx = −12 kN·m

खंड विधि: जहाँ आंतरिक बल चाहिए वहाँ बीम काटें और एक भाग रखें। अपरूपण बल V उस भाग के ऊर्ध्वाधर बलों को संतुलित करता है, और बंकन आघूर्ण M कट के परितः उनके आघूर्णों को। लगाया गया बलयुग्म बंकन आघूर्ण आरेख में बलयुग्म के परिमाण जितनी छलाँग पैदा करता है।

आलंब प्रतिक्रियाएँ

A के परितः आघूर्ण, वामावर्त धनात्मक: RB·L − M0 = 0। ऊर्ध्वाधर संतुलन: RA + RB = 0।

RB = M0/L = 15/10 = 1.5 kN (ऊपर की ओर)
RA = −RB = −1.5 kN (नीचे की ओर)

बलयुग्म के ठीक बाईं ओर काटें

बाएँ भाग में केवल RA है।

Mx = RA·a = −1.5·8 = −12 kN·m

उत्तर

Mx = −12 kN·m
10.अपरूपण बल और बंकन आघूर्ण

उत्तर: F (x = 5 m)

सबसे बड़ा बंकन आघूर्ण: जहाँ भी अपरूपण बल बदलता है वहाँ M का ढाल बदलता है, इसलिए उसके शिखर वहाँ होते हैं जहाँ अपरूपण बल शून्य को पार करता है: बिंदु भार के नीचे, वितरित भार के भीतर, या ओवरहैंग वाले आधार के ऊपर। कैंटिलीवर के जड़े आधार पर आघूर्ण दीवार पर सबसे अधिक होता है। उन स्थानों पर M के परिमाण की तुलना करें, अधोमुखी या ऊर्ध्वमुखी।

आलंब प्रतिक्रियाएँ

एक आधार के परितः आघूर्ण लें, फिर ऊर्ध्वाधर बल संतुलन का उपयोग करें।

R1 = 1.25 kN, R2 = 53.75 kN

हर चिह्न पर बंकन आघूर्ण

कट की एक ओर के सभी बलों के आघूर्ण जोड़ें। अधोमुखी धनात्मक है, ऊर्ध्वमुखी ऋणात्मक।

MA = 0, MB = −10, MC = −18.75, MD = −27.5, ME = −36.25, MF = −45 kN·m, MG = 0

उत्तर

चिह्न F: MF = −45 kN·m
11.केंद्रक और जड़त्व आघूर्ण

उत्तर: r = 140.4 mm

क्षेत्रफल का द्वितीय आघूर्ण: आयत के लिए उसकी अपनी केंद्रकीय अक्ष के परितः I = bh³/12, और उसके आधार के परितः bh³/3 (समांतर अक्ष प्रमेय I = Ic + A·d²)। छिद्र को उसका I घटाकर संभाला जाता है, बशर्ते दोनों भागों की अक्ष एक ही हो। प्रत्यास्थ खंड मापांक S = I/c है, जहाँ c चरम तंतु तक की दूरी है। परिभ्रमण त्रिज्या r = √(I/A) वह दूरी है जिस पर पूरा क्षेत्रफल वही I देगा; इसका उपयोग स्तंभ आकुंचन में होता है।

शुद्ध क्षेत्रफल और क्षेत्रफल का द्वितीय आघूर्ण

b = 220 mm, h = 355 mm
A = BH − bh = 240·375 − 220·355 = 11900 mm²
I = (BH³ − bh³)/12 = 2.345 × 10⁸ mm⁴

परिभ्रमण त्रिज्या

r = √(I/A) = √(2.345 × 10⁸/11900) = 140.4 mm

उत्तर

r = 140.4 mm
12.केंद्रक और जड़त्व आघूर्ण

उत्तर: Ix = 54.05 × 10⁶ mm⁴

छिद्र वाले परिच्छेद: छिद्र को ऋणात्मक क्षेत्रफल मानें। केंद्रक ȳ = (A₁y₁ − A₂y₂)/(A₁ − A₂) है, जहाँ A₁, y₁ पूरी प्लेट के लिए और A₂, y₂ छिद्र के लिए हैं। केंद्रक अक्ष के परितः क्षेत्रफल के द्वितीय आघूर्ण के लिए हर भाग पर समांतर-अक्ष प्रमेय लगाएँ और छिद्र घटाएँ: I = (Ic1 + A₁d₁²) − (Ic2 + A₂d₂²), जहाँ d हर भाग के अपने केंद्रक से ȳ से गुज़रने वाले अक्ष तक की दूरी है। आयत के लिए Ic = bh³/12 और वृत्त के लिए Ic = πd⁴/64।

केंद्रक

ȳ = (30000·75 − 2000·105)/(30000 − 2000) = 72.86 mm

ȳ के परितः पूरी प्लेट

200·150³/12 + 30000·2.143² = 56.39 × 10⁶ mm⁴

ȳ के परितः छिद्र

50·40³/12 + 2000·32.14² = 2.333 × 10⁶ mm⁴

घटाइए

Ix = 54.05 × 10⁶ mm⁴

उत्तर

Ix = 54.05 × 10⁶ mm⁴

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