คาน AB แนวนอนต่อด้วยหมุดกับผนังที่ A และถูกค้ำด้วยค้ำยัน CD ซึ่งต่อด้วยหมุดกับผนังที่ C ต่ำกว่า A เป็นระยะ 0.75 m โหลด 4 kN แขวนที่ B ไม่คิดน้ำหนัก จงหาขนาดของแรงที่หมุด A บนคานที่ A
P = 4 kNAD = 1.6 mAB = 4 mAC = 0.75 m
A = kN
8.โครงข้อแข็งและเครื่องกลยาก
บูมสม่ำเสมอแนวนอน AB น้ำหนัก 1 kN ต่อด้วยหมุดกับผนังที่ A และถูกยึดด้วยสายเคเบิลจากปลาย B ไปยังจุด C บนผนังซึ่งสูงกว่า A 2 m โหลด 6 kN แขวนที่ B จงหาแรงตึง T ในสายเคเบิล
W = 6 kNWb = 1 kNAB = 2 mAC = 2 m
T = kN
9.แรงเฉือนและโมเมนต์ดัดปานกลาง
คานวางบนจุดรองรับแบบหมุดที่ A และแบบลูกกลิ้งที่ B และมีส่วนยื่นเลย B ไป 1 m ถึงปลายอิสระ C คานรับแรงกระทำเป็นจุด P1 ระหว่างจุดรองรับ และแรงกระทำเป็นจุด P2 ที่ C จงหาโมเมนต์ดัด Mx ใต้แรง P1 ให้โมเมนต์ที่ทำให้คานแอ่นลงเป็นบวก และแรงเฉือนที่ชี้ขึ้นบนหน้าตัดด้านซ้ายเป็นบวก
L = 7 mP1 = 20 kN ที่ 1 mP2 = 15 kN ที่ 7 mจุดรองรับที่ x = 0 และ x = 6 m
Mx = kN·m
10.แรงเฉือนและโมเมนต์ดัดยาก
หาโมเมนต์ดัด Mx ที่หน้าตัด x = 6 m จากจุดรองรับ A ให้โมเมนต์ที่ทำให้คานแอ่นลงเป็นบวก และแรงเฉือนที่ชี้ขึ้นบนหน้าซ้ายเป็นบวก
ท่อกลมมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก D = 80 mm และเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน d = 52 mm จงหารัศมีไจเรชัน r รอบแกนเซนทรอยด์ในแนวนอน
D = 80 mmd = 52 mm
r = mm
12.เซนทรอยด์และโมเมนต์ความเฉื่อยของพื้นที่ยาก
แผ่น 200 mm × 240 mm มีช่องตัดสี่เหลี่ยมกว้าง 30 mm สูง 40 mm อยู่กึ่งกลางตามเส้นกึ่งกลางแนวดิ่ง โดยจุดศูนย์กลางอยู่สูงจากด้านล่าง 156 mm จงหาโมเมนต์ที่สองของพื้นที่ Ix รอบแกนนอนที่ผ่านเซนทรอยด์
b = 200 mmh = 240 mmช่องตัด: 30 × 40 mmจุดศูนย์กลางของรู: y = 156 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
3สารละลาย
1.เวกเตอร์: ผลคูณจุดและผลคูณไขว้
คำตอบ: k = −4
ผลคูณจุด:a·b = axbx + ayby + azbz = |a|·|b|·cos θ เป็นสเกลาร์ มันให้มุมระหว่างเวกเตอร์สองตัว cos θ = a·b/(|a|·|b|) และเป็นศูนย์เมื่อตั้งฉากกัน โพรเจกชันสเกลาร์ของ a บน b คือ a·b/|b| และแรงคงที่ F ที่เคลื่อนผ่านการกระจัด d ทำงาน W = F·d
ผลคูณจุดเท่ากับศูนย์
a·b = 2·k + (−2)·(−3) + 2·1 = 0
8 + 2·k = 0
แก้หา k
k = −8/2 = −4
คำตอบ
k = −4
2.เวกเตอร์: ผลคูณจุดและผลคูณไขว้
คำตอบ: n̂y = −0.7089
ผลคูณไขว้:a × b = (aybz − azby, azbx − axbz, axby − aybx) ตั้งฉากกับเวกเตอร์ทั้งสอง และ |a × b| = |a|·|b|·sin θ คือพื้นที่ของสี่เหลี่ยมด้านขนานที่เวกเตอร์ทั้งสองขึง (สามเหลี่ยมมีครึ่งหนึ่งของมัน) ลำดับมีผล: b × a = −(a × b) โมเมนต์ของแรง F ที่กระทำที่จุด A รอบจุด O คือ MO = r × F โดย r = A − O
วิธีหน้าตัด: ตัดคานตรงจุดที่ต้องการหาแรงภายในแล้วเก็บไว้ด้านหนึ่ง แรงเฉือน V สมดุลกับแรงแนวดิ่งทางด้านนั้น และโมเมนต์ดัด M สมดุลกับโมเมนต์ของแรงเหล่านั้นรอบรอยตัด
ปฏิกิริยาที่จุดรองรับ
สมดุลของคานทั้งหมด แรงที่ส่วนยื่นก็ทำให้เกิดโมเมนต์รอบจุด A ด้วย
ΣMA = 0: RB·6 = 20·1 + 15·7
RB = 125/6 = 20.83 kN
ΣFy = 0: RA = 35 − 20.83 = 14.17 kN
ตัดใต้ P1 แล้วเก็บส่วนซ้ายไว้
Mx = RA·1 = 14.17·1 = 14.17 kN·m
คำตอบ
Mx = 14.17 kN·m
10.แรงเฉือนและโมเมนต์ดัด
คำตอบ: Mx = 144 kN·m
วิธีหน้าตัด: ตัดคานตรงจุดที่ต้องการหาแรงภายในแล้วเก็บไว้ด้านหนึ่ง แรงเฉือน V สมดุลกับแรงแนวดิ่งทางด้านนั้น และโมเมนต์ดัด M สมดุลกับโมเมนต์ของแรงเหล่านั้นรอบรอยตัด
ปฏิกิริยาที่จุดรองรับ
สมดุลของคานทั้งตัว
แรงลัพธ์ของน้ำหนักแผ่สม่ำเสมอ: W = w·ℓ = 5·10 = 50 kN กระทำที่ x̄ = 5 m
M = RA·x − (น้ำหนักบรรทุกแต่ละตัวทางซ้ายของรอยตัด × ระยะถึงรอยตัด)
Mx = 39·6 − 5·6·3 = 144 kN·m
คำตอบ
Mx = 144 kN·m
11.เซนทรอยด์และโมเมนต์ความเฉื่อยของพื้นที่
คำตอบ: r = 23.85 mm
โมเมนต์ความเฉื่อยของพื้นที่: สำหรับสี่เหลี่ยมผืนผ้ารอบแกนผ่านเซนทรอยด์ของตัวเอง I = bh³/12 และรอบฐาน bh³/3 (ทฤษฎีบทแกนขนาน I = Ic + A·d²) ส่วนที่เป็นรูจัดการด้วยการลบ I ของรู ตราบที่ทั้งสองส่วนใช้แกนเดียวกัน โมดูลัสหน้าตัดแบบยืดหยุ่นคือ S = I/c โดย c คือระยะถึงเส้นใยนอกสุด รัศมีไจเรชัน r = √(I/A) คือระยะที่ถ้าพื้นที่ทั้งหมดอยู่ที่ระยะนั้นจะให้ I เท่าเดิม ใช้ในการโก่งเดาะของเสา