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.
対応する成分を掛けて足す
a·b = 0·6 + (−3)·0 + (−5)·6 = 0 + 0 + (−30) = −30
答え
a·b = −30
負:2 つのベクトルのなす角は 90° より大きい。
2.ベクトル:内積と外積
答え: My = −20 N·m
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.
断面法:内力を求めたい位置ではりを切断し、片側を残します。せん断力 V はその側の鉛直力と、曲げモーメント M はそれらの切断面まわりのモーメントとつり合います。
支点反力
はり全体のつり合い。
分布荷重の合力:W = w·ℓ = 5·8 = 40 kN、作用点 x̄ = 4 m
ΣMA = 0: RB·8 = 5·8·4
RB = 160/8 = 20 kN
ΣFy = 0: RA = 40 − 20 = 20 kN
x = 6.5 m で切断し、左側を残す
切断面より左の力だけを考えます。分布荷重の一部は、その部分の中央に働く 1 つの力として扱います。
V = RA − (切断面より左の下向き荷重すべて)
Vx = 20 − 5·6.5 = −12.5 kN
答え
Vx = −12.5 kN
10.せん断力と曲げモーメント
答え: Mx = 33 kN·m
断面法:内力を求めたい位置ではりを切断し、片側を残します。せん断力 V はその側の鉛直力と、曲げモーメント M はそれらの切断面まわりのモーメントとつり合います。
支点反力
はり全体のつり合い。
分布荷重の合力:W = w·ℓ = 4·10 = 40 kN、作用点 x̄ = 5 m
ΣMA = 0: RB·10 = 10·5 + 4·10·5
RB = 250/10 = 25 kN
ΣFy = 0: RA = 50 − 25 = 25 kN
x = 1.5 m で切断し、左側を残す
切断面より左の力だけを考えます。分布荷重の一部は、その部分の中央に働く 1 つの力として扱います。
M = RA·x − (切断面より左の各荷重 × 切断面までの距離)
Mx = 25·1.5 − 4·1.5·0.75 = 33 kN·m
答え
Mx = 33 kN·m
11.図心と断面二次モーメント
答え: r = 104.8 mm
断面二次モーメント:長方形では、自身の図心軸まわりで I = bh³/12、底辺まわりで bh³/3 です(平行軸の定理 I = Ic + A·d²)。穴は、両方の部分が同じ軸を共有する限り、その I を引いて扱います。弾性断面係数は S = I/c で、c は最外縁までの距離です。 断面二次半径 r = √(I/A) は、全断面積がその距離に集中したとして同じ I を与える距離で、柱の座屈に使われます。