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
xyzdFAB

एक स्थिर बल F = (30, −15, −15) N किसी वस्तु पर कार्य करता है जब वह बिंदु A(−1, 0, −2) से बिंदु B(3, −4, −4) तक सीधी रेखा में चलती है। निर्देशांक मीटर में हैं। बल द्वारा किया गया कार्य W ज्ञात कीजिए।

F = (30, −15, −15) NA(−1, 0, −2) mB(3, −4, −4) m
W = J
2.सदिश: अदिश और सदिश गुणनफलकठिन
xyzABC

कोनों A(1, −3, 4), B(0, 4, 1) और C(−1, −3, 2) वाले त्रिभुज का क्षेत्रफल A ज्ञात कीजिए। निर्देशांक मीटर में हैं।

A(1, −3, 4)B(0, 4, 1)C(−1, −3, 2)
A = m²
3.बीम आलंब प्रतिक्रियाएँमध्यम
P1​ = 20 kNP2​ = 50 kNABRA​RB​ = ?1 m2 m1 m

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

L = 4 mP1 = 20 kN पर 1 mP2 = 50 kN पर 3 m
RB = kN
4.बीम आलंब प्रतिक्रियाएँकठिन
w = 10 kN/mP = 25 kNABCRB​ = ?1.5 m1 m1.5 m2 m

बीम में A पर पिन और A से 4 m पर B पर रोलर है, और यह B से आगे मुक्त सिरे C तक ओवरहैंग करता है। यह A से 1.5 m पर बिंदु भार P और 2.5 m से 6 m पर मुक्त सिरे तक समान वितरित भार w वहन करता है। ऊपर की ओर को धनात्मक लेते हुए ऊर्ध्वाधर प्रतिक्रिया RB ज्ञात कीजिए।

AB = 4 mAC = 6 mP = 25 kN पर 1.5 mw = 10 kN/m, 2.5 से 6 m तक
RB = kN
5.ट्रस: जोड़ विधिमध्यम
ABBCACACB40 kN6 m2 m3 m

जोड़ विधि से अवयव AC में बल FAC ज्ञात कीजिए। तनाव को धनात्मक और संपीडन को ऋणात्मक दें।

विस्तार = 6 mऊँचाई = 3 mB, A से 2 m पर हैऊर्ध्वाधर भार = 40 kN
FAC = kN
6.ट्रस: जोड़ विधिकठिन
ABCDEFGH25 kN20 kN20 kN20 kN35 kN30 kN4 × 3 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।

B: 25 kN ↓C: 20 kN ↓D: 20 kN ↓F: 20 kN ↓H: 35 kN ↓H: 30 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
7.फ़्रेम और मशीनेंमध्यम
12 kN6 m3 m0.9 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 3 m ऊपर तथा A के 0.9 m दाईं ओर है। अवयव AB पर K पर, जो A से 0.225 m (क्षैतिज) दूर है, 12 kN का ऊर्ध्वाधर भार लगता है। अवयव BC में बल FBC ज्ञात कीजिए।

P = 12 kNL = 6 mH = 3 mA से B तक क्षैतिज दूरी = 0.9 mA से K तक क्षैतिज दूरी = 0.225 m
FBC = kN
8.फ़्रेम और मशीनेंकठिन
6 kN3 kN2 m2.5 mABC

3 kN भार की एक एकसमान क्षैतिज बूम AB दीवार में A पर पिन से जुड़ी है और B से दीवार पर बिंदु C तक एक केबल से थमी है, जो A से 2.5 m ऊपर है। B पर 6 kN का भार लटका है। पिन प्रतिक्रिया A का परिमाण ज्ञात कीजिए।

W = 6 kNWb = 3 kNAB = 2 mAC = 2.5 m
A = kN
9.अपरूपण बल और बंकन आघूर्णमध्यम
6 kN/m35 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।

35 kN @ 4 m6 kN/m, 0–6 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)
10.अपरूपण बल और बंकन आघूर्णकठिन
w = 16 kN/mAB5 m2 m1 m

सरल आलंबित बीम अपने विस्तार के एक भाग पर समान वितरित भार वहन करता है। A से उस खंड तक की दूरी x0 ज्ञात कीजिए जहाँ बंकन आघूर्ण सबसे बड़ा है।

L = 8 mw = 16 kN/m, 5 से 7 m तक
x0 = m
11.केंद्रक और जड़त्व आघूर्णमध्यम
100 mm200 mm80 mmØ50xIx​ = ?

100 mm × 200 mm की एक प्लेट में उसकी ऊर्ध्वाधर केंद्र रेखा पर व्यास 50 mm का वृत्ताकार छिद्र है, जिसका केंद्र नीचे से 80 mm ऊपर है। केंद्रक से गुज़रने वाले क्षैतिज अक्ष के परितः क्षेत्रफल का द्वितीय आघूर्ण Ix ज्ञात कीजिए।

b = 100 mmh = 200 mmd = 50 mmछिद्र का केंद्र: y = 80 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
12.केंद्रक और जड़त्व आघूर्णकठिन
16021020180148xआयाम mm में

एक वेल्डित I-खंड का ऊपरी फ़्लेंज 160 × 20 mm, वेब 180 mm ऊँचा और 8 mm मोटा, और निचला फ़्लेंज 210 × 14 mm (चौड़ाई × मोटाई) है। उसके केंद्रक से होकर जाने वाली क्षैतिज अक्ष x के परितः उसका क्षेत्रफल का द्वितीय आघूर्ण Ix ज्ञात कीजिए।

ऊपरी फ़्लेंज: 160 × 20 mmवेब: 8 × 180 mmनिचला फ़्लेंज: 210 × 14 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴

3विलयन

1.सदिश: अदिश और सदिश गुणनफल

उत्तर: W = 210 J

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.

विस्थापन

d = B − A = (3, −4, −4) − (−1, 0, −2) = (4, −4, −2) m

कार्य

W = F·d = 30·4 + (−15)·(−4) + (−15)·(−2) = 210 J

उत्तर

W = 210 J
2.सदिश: अदिश और सदिश गुणनफल

उत्तर: A = 10.1 m²

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.

भुजा सदिश

AB = B − A = (−1, 7, −3)
AC = C − A = (−2, 0, −2)

सदिश गुणनफल

(AB × AC)x = AByACz − ABzACy = 7·(−2) − (−3)·0 = −14
(AB × AC)y = ABzACx − ABxACz = (−3)·(−2) − (−1)·(−2) = 4
(AB × AC)z = ABxACy − AByACx = (−1)·0 − 7·(−2) = 14
|AB × AC| = √((−14)² + 4² + 14²) = 20.2

त्रिभुज का क्षेत्रफल

A = ½·20.2 = 10.1 m²

उत्तर

A = 10.1 m²
3.बीम आलंब प्रतिक्रियाएँ

उत्तर: RB = 42.5 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​ = 20 kNP2​ = 50 kNABRA​RB​1 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·4 = 20·1 + 50·3
RB = 170/4 = 42.5 kN
ΣFy = 0: RA = 70 − 42.5 = 27.5 kN

उत्तर

RB = 42.5 kN
4.बीम आलंब प्रतिक्रियाएँ

उत्तर: RB = 46.56 kN

स्थैतिक संतुलन: विराम में पिंड के लिए ΣFx = 0, ΣFy = 0 और किसी भी बिंदु के परितः ΣM = 0। हर वितरित भार को उसके परिणामी (उसका क्षेत्रफल) से बदलें जो भार आरेख के केंद्रक पर कार्य करता है, और किसी आलंब के परितः आघूर्ण लें ताकि उस आलंब की प्रतिक्रिया समीकरण से हट जाए।

वितरित भार का परिणामी

W = 10·3.5 = 35 kN, x̄ = (2.5 + 6)/2 = 4.25 m

संतुलन

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

ΣMA = 0: RB·4 = 25·1.5 + 35·4.25
RB = 186.3/4 = 46.56 kN
RA = 60 − 46.56 = 13.44 kN

उत्तर

RB = 46.56 kN
5.ट्रस: जोड़ विधि

उत्तर: FAC = 17.78 kN

जोड़ विधि: ट्रस का हर जोड़ संतुलन में है, इसलिए हर जोड़ पर ΣFx = 0 और ΣFy = 0। उस जोड़ से शुरू करें जहाँ अधिकतम दो अज्ञात अवयव बल हों। ऋणात्मक परिणाम का अर्थ है कि अवयव संपीडन में है।

ABBCACACB40 kNAy​Cy​

आलंब प्रतिक्रियाएँ

पूरे ट्रस का संतुलन। A के परितः आघूर्ण, वामावर्त धनात्मक।

ΣMA = 0: Cy·6 = 40·2 → Cy = 13.33 kN
ΣFy = 0: Ay = 40 − 13.33 = 26.67 kN

जोड़ C

रोलर केवल ऊर्ध्वाधर प्रतिक्रिया देता है, इसलिए जोड़ C पर केवल दो अज्ञात अवयव बल हैं। दोनों को तनाव में मानें।

sin γ = 3/5 = 0.6, cos γ = 4/5 = 0.8
ΣFy = 0: Cy + FBC·sin γ = 0 → FBC = −13.33/0.6 = −22.22 kN
ΣFx = 0: −FAC − FBC·cos γ = 0 → FAC = −(−22.22)·0.8 = 17.78 kN

उत्तर

FAC = 17.78 kN (तनाव)
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 G

FG और GH 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: 20.63 kN (T), BC: 20.63 kN (T), CD: 39.37 kN (T), DE: 39.37 kN (T), FG: 67.5 kN (C), GH: 67.5 kN (C), AF: 84.38 kN (C), HE: 65.62 kN (C), BF: 25 kN (T), CG: 0, DH: 20 kN (T), FC: 28.13 kN (T), HC: 3.125 kN (C)

उत्तर

शून्य-बल सदस्य: CG
7.फ़्रेम और मशीनें

उत्तर: FBC = 0.8875 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 = √(5.1² + 3²) = 5.917 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·(3/5.917)·6 = 12·0.225
FBC = 0.8875 kN (संपीडन)

उत्तर

FBC = 0.8875 kN
8.फ़्रेम और मशीनें

उत्तर: A = 6.185 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।

केबल का तनाव

T = (6 + 3/2)/0.7809 = 9.605 kN

A पर घटक

Ax = T·cos β = 6 kN
Ay = 6 + 3 − T·sin β = 1.5 kN

परिमाण

A = √(6² + 1.5²) = 6.185 kN

उत्तर

A = 6.185 kN
9.अपरूपण बल और बंकन आघूर्ण

उत्तर: E (x = 4 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 = 29.67 kN, R2 = 41.33 kN

हर चिह्न पर बंकन आघूर्ण

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

MA = 0, MB = 26.67, MC = 47.33, MD = 62, ME = 70.67 kN·m, MF = 38.33, MG = 0

उत्तर

चिह्न E: ME = 70.67 kN·m
10.अपरूपण बल और बंकन आघूर्ण

उत्तर: x0 = 5.5 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। अधिकतम आघूर्ण: चूँकि dM/dx = V, बंकन आघूर्ण वहाँ शिखर पर होता है जहाँ अपरूपण बल शून्य से होकर गुज़रता है, या तो किसी बिंदु भार पर या किसी वितरित भार के भीतर।

आलंब प्रतिक्रियाएँ

पूरे बीम का संतुलन।

वितरित भार का परिणामी: W = w·ℓ = 16·2 = 32 kN, x̄ = 6 m पर कार्य करता है
ΣMA = 0: RB·8 = 16·2·6
RB = 192/8 = 24 kN
ΣFy = 0: RA = 32 − 24 = 8 kN

शून्य अपरूपण

अपरूपण बल RA से शुरू होता है, किसी भी भाररहित भाग पर स्थिर रहता है और भार के भीतर प्रवणता w से घटता है।

RA − w·(x0 − 5) = 0
x0 = 5 + 8/16 = 5.5 m

उत्तर

x0 = 5.5 m
11.केंद्रक और जड़त्व आघूर्ण

उत्तर: Ix = 65.49 × 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 = (20000·100 − 1963·80)/(20000 − 1963) = 102.2 mm

ȳ के परितः पूरी प्लेट

100·200³/12 + 20000·−2.177² = 66.76 × 10⁶ mm⁴

ȳ के परितः छिद्र

π·50⁴/64 + 1963·−22.18² = 1.273 × 10⁶ mm⁴

घटाइए

Ix = 65.49 × 10⁶ mm⁴

उत्तर

Ix = 65.49 × 10⁶ mm⁴
12.केंद्रक और जड़त्व आघूर्ण

उत्तर: Ix = 63.55 × 10⁶ mm⁴

संयुक्त क्षेत्रफल: खंड को आयतों में बाँटें। केंद्रक क्षेत्रफल-भारित औसत है ȳ = ΣAᵢyᵢ/ΣAᵢ। केंद्रक अक्ष के परितः जड़त्व आघूर्ण हर भाग के अपने bh³/12 और समांतर-अक्ष पद A·d² को जोड़ता है, जहाँ d भाग के केंद्रक से कुल केंद्रक की दूरी है। बंकन प्रतिबल σ = M·y/I है।

तीन आयतों में बाँटें

हर y को निचले किनारे से मापें।

ऊपरी फ़्लेंज: A = 3200 mm², y = 204 mm
वेब: A = 1440 mm², y = 104 mm
निचला फ़्लेंज: A = 2940 mm², y = 7 mm

केंद्रक

ȳ = (3200·204 + 1440·104 + 2940·7)/7580 = 108.6 mm

समांतर अक्ष प्रमेय

ऊपरी फ़्लेंज: 160·20³/12 + 3200·95.41² = 2.923 × 10⁷ mm⁴
वेब: 8·180³/12 + 1440·4.594² = 3.918 × 10⁶ mm⁴
निचला फ़्लेंज: 210·14³/12 + 2940·101.6² = 3.039 × 10⁷ mm⁴
Ix = 2.923 × 10⁷ + 3.918 × 10⁶ + 3.039 × 10⁷
Ix = 6.355 × 10⁷ mm⁴ = 63.55 × 10⁶ mm⁴

उत्तर

Ix = 63.55 × 10⁶ mm⁴

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