แรงคงที่ F = (20, −25, 5) N กระทำต่อวัตถุขณะที่มันเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงจากจุด A(−2, −4, 2) ไปยังจุด B(4, −5, −5) พิกัดมีหน่วยเป็นเมตร จงหางาน W ที่แรงทำ
F = (20, −25, 5) NA(−2, −4, 2) mB(4, −5, −5) m
W = J
2.เวกเตอร์: ผลคูณจุดและผลคูณไขว้ยาก
สำหรับ a = (−3, −4, −2) และ b = (0, 5, −1) จงหาองค์ประกอบ y ซึ่งคือ (a × b)y ของผลคูณไขว้ a × b
a = (−3, −4, −2)b = (0, 5, −1)
(a × b)y =
3.ปฏิกิริยาที่จุดรองรับของคานปานกลาง
คานรับแรงสองจุดมีหมุดที่ A และลูกกลิ้งที่ B หาปฏิกิริยาแนวดิ่งที่จุดรองรับ RB
L = 6 mP1 = 55 kN ที่ 1.5 mP2 = 45 kN ที่ 2 m
RB = kN
4.ปฏิกิริยาที่จุดรองรับของคานยาก
คานมีหมุดที่ A และลูกกลิ้งที่ B ห่างจาก A 3.5 m และมีส่วนยื่นเลย B ไปถึงปลายอิสระ C รับแรงกระทำเป็นจุด P ที่ระยะ 0.5 m จาก A และแรงกระทำแบบแผ่สม่ำเสมอ w จาก 3 m ถึงปลายอิสระที่ 5 m จงหาแรงปฏิกิริยาในแนวดิ่ง RB โดยให้ทิศขึ้นเป็นบวก
AB = 3.5 mAC = 5 mP = 40 kN ที่ 0.5 mw = 5 kN/m จาก 3 ถึง 5 m
RB = kN
5.โครงข่ายถัก: วิธีจุดต่อปานกลาง
ใช้วิธีจุดต่อเพื่อหาแรง FBC ในชิ้นส่วน BC ให้แรงดึงเป็นบวกและแรงอัดเป็นลบ
ข้อเหวี่ยงรูปตัวแอลที่แสดงหมุนรอบหมุด O แรงแนวดิ่ง 100 N ที่ A (ห่างจาก O 100 mm) สมดุลด้วยแรงแนวนอนที่ B (สูงเหนือ O 60 mm) จงหาขนาดของปฏิกิริยาที่หมุด FO
F = 100 NOA = 100 mmOB = 60 mm
FO = N
8.โครงข้อแข็งและเครื่องกลยาก
เครื่องอัดทอกเกิลมีลิงก์เท่ากันสองอัน AB และ BC ยาวอันละ 120 mm ระหว่างหมุด ข้อต่อ B อยู่เหนือเส้น AC 30 mm แรงลงล่าง F ที่ B ค่าใดทำให้เกิดแรงกดแนวนอน 4000 N ที่ตัวเลื่อน C ถ้าไม่คิดแรงเสียดทานและน้ำหนัก
Q = 4000 NAB = BC = 120 mmh = 30 mm
F = N
9.แรงเฉือนและโมเมนต์ดัดปานกลาง
หาแรงเฉือน Vx ที่หน้าตัด x = 3.5 m จากจุดรองรับ A ให้โมเมนต์ที่ทำให้คานแอ่นลงเป็นบวก และแรงเฉือนที่ชี้ขึ้นบนหน้าซ้ายเป็นบวก
L = 5 mw = 6 kN/m จาก 0 ถึง 5 mx = 3.5 m
Vx = kN
10.แรงเฉือนและโมเมนต์ดัดยาก
เครื่องหมาย A ถึง G แบ่งคานเป็นหกส่วนเท่ากัน ที่เครื่องหมายใดโมเมนต์ดัดมีขนาดมากที่สุด ทั้งแบบท้องแอ่นหรือหลังโก่ง คลิกที่มันในแผนภาพ
20 kN @ 6 m6 kN/m, 0–5 m
1A (x = 0 m)
2B (x = 1 m)
3C (x = 2 m)
4D (x = 3 m)
5E (x = 4 m)
6F (x = 5 m)
7G (x = 6 m)
11.เซนทรอยด์และโมเมนต์ความเฉื่อยของพื้นที่ปานกลาง
ท่อกลมมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก D = 300 mm และเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน d = 284 mm จงหารัศมีไจเรชัน r รอบแกนเซนทรอยด์ในแนวนอน
D = 300 mmd = 284 mm
r = mm
12.เซนทรอยด์และโมเมนต์ความเฉื่อยของพื้นที่ยาก
แผ่น 200 mm × 150 mm มีช่องตัดสี่เหลี่ยมกว้าง 30 mm สูง 20 mm อยู่กึ่งกลางตามเส้นกึ่งกลางแนวดิ่ง โดยจุดศูนย์กลางอยู่สูงจากด้านล่าง 90 mm จงหาโมเมนต์ที่สองของพื้นที่ Ix รอบแกนนอนที่ผ่านเซนทรอยด์
b = 200 mmh = 150 mmช่องตัด: 30 × 20 mmจุดศูนย์กลางของรู: y = 90 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
3สารละลาย
1.เวกเตอร์: ผลคูณจุดและผลคูณไขว้
คำตอบ: W = 110 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.
การกระจัด
d = B − A = (4, −5, −5) − (−2, −4, 2) = (6, −1, −7) m
งาน
W = F·d = 20·6 + (−25)·(−1) + 5·(−7) = 110 J
คำตอบ
W = 110 J
2.เวกเตอร์: ผลคูณจุดและผลคูณไขว้
คำตอบ: (a × b)y = −3
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.
ผลคูณไขว้ทีละองค์ประกอบ
(a × b)x = aybz − azby = (−4)·(−1) − (−2)·5 = 14
(a × b)y = azbx − axbz = (−2)·0 − (−3)·(−1) = −3
(a × b)z = axby − aybx = (−3)·5 − (−4)·0 = −15
องค์ประกอบที่ถาม
(a × b)y = −3
คำตอบ
(a × b)y = −3
ตรวจสอบ: a × b ตั้งฉากกับเวกเตอร์ทั้งสอง ผลคูณจุดของมันกับ a และกับ b จึงเป็นศูนย์
วิธีหน้าตัด: ตัดคานตรงจุดที่ต้องการหาแรงภายในแล้วเก็บไว้ด้านหนึ่ง แรงเฉือน V สมดุลกับแรงแนวดิ่งทางด้านนั้น และโมเมนต์ดัด M สมดุลกับโมเมนต์ของแรงเหล่านั้นรอบรอยตัด
ปฏิกิริยาที่จุดรองรับ
สมดุลของคานทั้งตัว
แรงลัพธ์ของน้ำหนักแผ่สม่ำเสมอ: W = w·ℓ = 6·5 = 30 kN กระทำที่ x̄ = 2.5 m
MA = 0, MB = 8, MC = 10, MD = 6, ME = −4, MF = −20 kN·m, MG = 0
คำตอบ
เครื่องหมาย F: MF = −20 kN·m
11.เซนทรอยด์และโมเมนต์ความเฉื่อยของพื้นที่
คำตอบ: r = 103.3 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