一、 填空题
1.工程中遇得到的物体，大部分是非自由体，那些限制或阻碍非自由体运动的物体称为 。 约束
2.由链条、带、钢丝绳等构成的约束称为柔体约束，这种约束的特点：只能承受 不能承受 ，约束力的方向沿 的方向。（来自试题2） 拉力 压力 柔体约束拉紧
3.作用在刚体上的力的三要素是 、 、 。 大小 方向 作用线
4.力对物体的作用效应包括 效应和 效应。前者称为外效应，后者称为内效应。 运动 变形
5.如图所示，两端固定的等截面直杆，在中间某位置受轴向载荷P 作用，则A
端的约束反力大小为 。
6. 是指在力的的作用下，大小和形状不变的物体。 刚体
7.力使物体产生的两种效应是 效应和 效应。 内 外
8.等效力系是指 相同的两个力系。 作用效果
9.非自由体必受空间物体的作用，空间物体对非自由体的作用称为约束。约束是力的作用，空间物体对非自由体的作用力称为 ，而产生运动或运动的趋势的力称为主动力。 约束反力
10.圆柱铰链约束分为固定铰链约束、 和 。 中间铰链约束 可动铰链约束
11.二力平衡和作用反作用定律中的两个力，都是等值、反向、共线的，所不同的是 ； 。 前者作用在同一刚体上；后者分别作用在两个物体上
图5
B
12.沿直线AB 作用，其中一个分力的作用与AB 成30°角，若欲使另一个分力的大小在所有分力中为最小，则此二分力间的夹角为 度。 90°
13.作用在刚体上的两个力等效的条件是 。 等值、同向、共线
14.在平面约束中，由约束本身的性质就可以确定约束力方位的约束有 ，
可以确定约束力方向的约束有 ，方向不能确定的约束有 , (各写出两种约束）。
活动铰支座，二力杆件 光滑面接触，柔索 固定铰支座，固定端约束
15.图示系统在A 、B 两处设置约束，并受力F 作用而平衡。其中A 为固定铰支座，今欲使其约束力的作用线在AB 成 =135°角，则B 处应设置何种约束 ，如何设置？请举一种约束，并用图表示。 与AB 杆成45°的二力杆件
F 的作用，B 支座的反力的大小为 。
17.采用几何法求解作用于刚体上某点的两个力时，其合力可以用平作四边形法则 或三角形法则求解，合力的大小是以两力为棱边所作图形的对角线长度，作用点仍为两力的作用点，方向指向对角的另一点。
18.图示三铰刚架受力F
作用，则A 支座反力的大小为 ，则B 支座反力
F
19.力矩是使物体产生 效应的度量，其单位 ，用符号 表示，力矩有正负之分， 旋转为正。 转动 N ·M M 逆时针
20.重量为W 、边长为D 的均质正方体木块平稳放置在足够粗糙的水平地面上，施加一个推力，使木块非常缓慢地无滑动地翻倒90°，则推力做的功至少
21.如图所示，正方体的边长为1 m ，沿顶面对角线作用的力F
的大小为2kN ，
则力F 对x 、y 、z 三条坐标轴之矩分别为 =）（F M x
kN · m ，=）
（F M y kN · m ，=）
（F M z kN · m 。（提示：力对轴之矩为代数量，注意正负号） 1 1 -1
22图示，两个尺寸相同的直角曲杆，受相同的力偶M
作用，则1A 处约束反力大小 。2A 处约束反力 。
图18
23.如图杆受力偶的用。当力偶M 作用于AC 杆时，A 支座反力的大小为 ；B 支座反力的大小为 ；当M 作用于BC 杆时，A 支座反力的大小为 ；B 支座反力的大小为 ；
10KN 10KN 5KN 5KN
平面一般力系的平衡方程的基本形式： 、 、
25.如图所示，曲柄摇杆机构上作用有力F 和力偶M ，各构件自重及各处摩擦均忽略不计。力F 的作用点C 为曲柄O 1 A 的中点，已知曲柄O 1 A 的长度为r ，其处于水平位置，则机构保持静止平衡时，M 和F 之间的
比值=M 。
26.某平面力系向原点
O 简化得到的主矩
=O M ，向A 点（3 CM ，1 CM ）
)
(a )
(b
l
l
图
22
)(a 图23
1
O 2
O
简化得到的主矩cm kN 2?=A M ，且该力系的主矢在x 轴上的投影为kN 5.0，则该力系的合力大小为 kN 。 1
27.力系的两个基本特征量是 和 。 主矢 主矩
28如图所示，结构自重不计，A 处光滑接触，在已知力偶M 作用下，则D 处的约束反力为 。 2M/A
29.如图所示，在刚体上作用有三个力F1 、F2 、F3 ，这三个力恰好构成一个封闭的三角形，则该刚体一定
不 。（填：平衡、不平衡） 平衡
30.A 、B 两点的距离A=10CM ，F=150KN ，欲将F 力从B 点平移到A 点，得到的力F
′= KN ，附加力偶矩MA= KN.M 。 150 15
31.平面一般力系向一点简化时得到的主矢、主矩与简化中心的选取有关的是 。 主矩
32.作用于刚体上的力，均可 到刚体上任一点，但必须同时附加一个 。 移动 力偶
54.作用于同一刚体的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：此二力_______________，_______________作用于_______________。
图29
大小相等方向相反同一直线上
55作用在刚体上的力F，可以平行移动到刚体上任一点O，但必须附加一力偶，此附加力偶的矩等于__________________________。
F对O点之矩
56.作用于同一刚体的两个力使刚体保持平衡的必要与充分条件是：_______________，______________、____________。
大小相等方向相反作用在同一条直线上
57.平面内两个力偶等效的条件是_______________ ______________。
转向相同__力偶矩大小相等
58.刚体就是__受力时不变形的物体________________。
受力时不变形的物体
60.平面汇交力系平衡的几何条件是____________________；平衡的解析条件是________________。
力的多边形自行封闭合力为零
61.作用在刚体上的力F，可以平行移动到刚体上任一点O，但必须附加一力偶，此附加力偶的矩等于________________________________。
原力对要平移一点取矩
63.刚体是____________________________________。
受力时不变形的物体
65.平面内两个力偶等效的条件是___________以及___________。
力偶矩相等方向相同
66.受力时不变形的物体称为____________。
刚体
第一章静力学的基本概念和公理 一，填空题 1，力对物体的作用效果取决于力的，，，这三者称为力的三要素。力的外效应是指力使物体的发生改变，力的内效应是指力使物体的 发生改变。 力是物体间的相互作用，它可以使物体的_____________发生改变，或使物体产生___________。 2，物体的平衡是指物体相对于地球保持或状态。 3，在力的作用下和都保持不变的的物体称为刚体。 4，对物体的运动或运动趋势起限制作用的各种装置称为。 5，常见的铰链约束有和。 约束反力恒与约束所能限制的物体运动（趋势）方向。 6，刚体受到两个力作用而平衡，其充要条件是这两个力的大小， 作用线。 7，作用力和反作用力是两个物体间的相互作用力，它们一定，，分别作用在。 作用在刚体上的力可沿其作用线任意移动,而_______________力对刚体的作用效果.所以,在静力学中,力是________________的矢量. 9力对物体的作用效果一般分为__________效应和___________效应. 10对非自由体的运动所预加的限制条件为_____________;约束反力的方向总是与约束所能阻止的物体的运动趋势的方向_____________;约束反力由_____力引起,且随_______________力的改变而改变. 9柔性约束对物体只有沿_________的___________力。 10，铰链约束分为_________和_________。 11，光滑面约束力必过_________沿_________并指向______________的物体。 12，活动铰链的约束反力必通过___________并与___________相垂直。 表示一个力对物体转动效果的度量称为_________，其数学表达式为_________。 14、力偶是指______________________________________________________。 15，力偶对物体的转动效应取决于_______________、________________、 _______________三要素。 力偶对其作用平面内任何一点这矩恒等于它的_________，而与_________位置选择无关。20、平面内两个力偶等效的条件是这两个力偶的__________________；平面力偶平衡的充要条件是___________________。 二，判断题：（判断正误并在括号内填√或×） 1，力的三要素中只要有一个要素不改变，则力对物体的作用效果就不变。（） 2，刚体是客观存在的，无论施加多大的力，它的形状和大小始终保持不变。（） 3，如物体相对于地面保持静止或匀速运动状态,则物体处于平衡。( ) 4，作用在同一物体上的两个力,使物体处于平衡的必要和充分条件是: 这两个力大小相等、方向相反、沿同一条直线。( ) 5，静力学公理中,二力平衡公理和加减平衡力系公理适用于刚体。( ) 6，静力学公理中,作用力与反作用力公理和力的平行四边形公理适用于任何物体。( ) 静置在桌面上的粉笔盒，重量为G。桌面对粉笔盒的支持力N=G，说明G和N是一对作用力与反作用力。
静力学测试题 1、如图1所示，水平梁AB 用斜杆CD 支撑，A 、C 、D 三处均为光滑铰链连接。均质梁重1P 其上放置一重为2P 的电动机。如不计杆CD 的自重，试分别画出杆CD 和梁AB （包括电动机）的受力图。 图1 图2 2、如图2所示的三铰拱桥，由左、右两拱铰接而成。设各拱自重不计，在拱AC 上作用有载荷P 。试分别画出拱AC 和CB 的受力图。 3、画出下列各图中物体AB 的受力图。物体自重不计，所有接触处均为光滑接触。 图3 4、悬臂梁如图4所示，梁上作用有均布载荷q ，在B 端作用有集中力F ＝ql 和力偶为M ＝ql 2，梁长度为2l ， q 和l 已知（力的单位为N ，长度单位为m ）。求固定端的约束反力。 图4 图5 5、组合梁由AC 和CE 用铰链连接，载荷及支承情况如图5所示，已知：l ＝8 m ，F ＝5 kN,均布载荷集度q ＝2.5 kN/m ,力偶的矩M ＝5 kN·m 。求支座A 、B 、E 及中间铰C 的反力。 6、铆接薄钢板在孔心A 、B 和C 处受三力作用如图6，已知P 1=100N 沿铅垂方向，P 2=50N 沿AB 方向，P 3=50N 沿水平方向；求该力系的合成结果。 图6
7、图7所示简支梁受集中荷载P=20kN ，求图示两种情况下支座A 、B 的约束反力。 （a ） （b ） 图7 8、求图8所示平面力偶系的合成结果，其中：1 23200N, 200N, 480N F F F ===。图中长度单位为m 。 图8 图9 9、如图9所示平面桁架，各杆的长度均为1m ，载荷P 1 =100kN ，P 2 = 70kN 。求杆件1、2 、3的内力。 10、试求图10所示振动沉桩器中的偏心块的重心。已知:R100mm,r=l7mm,。b=13mm 。 图10 图11 11、已知N 1501 =F ，N 2002=F ，N 3003=F ，N 200'==F F 。如图11所示，求力系向点O 的简化结果，并求 力系合力的大小及其与原点O 的距离d 。 12、如图12，已知：F1 =40N, F2 = 80N, F3 = 40N, F4 = 110N ，单位尺寸：mm, M=2000N ?mm 。求：该平面任意力系向O 点的简化结果。 图12 图13 13、已知T 字形钢截面尺寸如图13所示，求截面的形心？
浮性——船舶在一定装载情况下浮于一定水平位置的能力而不致沉没。 稳性——在外力作用下船舶发生倾斜而不致倾覆, 当外力的作用消失后仍能回复到原来平衡位置的能力。 抗沉性——当船体破损, 海水进入舱室时, 船舶仍能保持一定的浮性和稳性而不致沉没或倾覆的能力, 即船舶在破损以后的浮性和稳性。 快速性——船舶在主机额定功率下, 以一定速度航行的能力。通常包括船舶阻力和船舶推进两大部分, 前者研究船舶航行时所遭受的阻力, 后者研究克服阻力的推进器及其与船体和主机之间的相互协调一致。 干舷[ F] ———在船侧中横剖面处自设计水线至上甲板边板上表面的垂直距离。因此,干舷F 等于型深D 与吃水d 之差再加上甲板及其
敷料的厚度。 对于民用船舶来说, 在最基本的两种典型装载情况下, 其相应的排水量有: (1 ) 空载排水量: 系指船舶在全部建成后交船时的排水量, 即空船重量。此时, 动力装置系统内有可供动车用的油和水, 但不包括航行所需的燃料、润滑油和炉水储备以及其他的载重量。 (2 ) 满载排水量: 系指在船上装载设计规定的载重量( 即按照设计任务书要求的货物、旅客和船员及其行李、粮食、淡水、燃料、润滑油、锅炉用水的储备以及备品、供应品等均装载满额的重量)的排水量。 在空载排水量和满载排水量之中又可分为出港和到港两种。前者指燃料、润滑油、淡水、粮食及其他给养物品都按照设计所规定的数量带足, 后者则假定这些消耗品还剩余10%。通常所谓设计排水量, 如无特别注明, 就是指满载出港的排水量, 简称满载排水量。 对于军用舰艇来说, 规定了五种典型的装载情况, 其相应的排水量有下述五种: (1 ) 空载排水量: 是指建造全部完工后军舰的排水量。舰上装有机器、武器和其他规定的战斗装备, 但不包括人员和行李、粮食、供应品、弹药、燃料、润滑油、炉水及饮用水等。 (2 ) 标准排水量: 是指人员配备齐全, 必需的供应品备足, 做好出
静力学习题 一． 填空题（40分，每题4分。请将简要答案填入划线内） 1．图示系统只受F 作用而平衡。欲使A 支座约束力的作用线与AB 成?30角，则 斜面的倾角θ 应为 。 2．物A 重100kN ，物B 重25kN ，A 物与地面 的静摩擦因数为0.2，滑轮处摩擦不计。则物体 A 与地面间的摩擦力为 。 3．正六面体三边长分别为4,4,23（单位 m ）；沿AB 联线方向作用了一个力F （单 位kN ），其大小为F ，则该力对x 轴的力矩 为 ； 对z 轴的力矩为 。 4．在图示桁架中，已知F 、a ，则：杆1内 力之大小为 ；杆2内力之大小 为 ；杆3内力之大小 为 。 5．图示结构受矩为M =10m kN ?的力偶作 用。若a =1m ，各杆自重不计。则固定铰支 座D 的约束力的大小为 。 一．填空题（40分，每题4分。请将简要答案填入划线内） 1．杆AB 以铰链A 及弯杆BC 支持，杆AB 上作用一力偶，其力偶矩大小为M ，不计 各杆自重，则A 支座反力的大小 为 。
2．若F =50kN ，P =10kN ，墙与物体间的 静摩擦因数f s =0.3，则摩擦力 为 。 3．已知一正方体，各边长为a ，沿对角线 BH 作用一力F ，则该力在x 1轴上的投影 为 ，对z 轴的矩 为 。 4．图示简支桁架，已知力F 1、F 2和 长度a 。则杆1内力的大小 为 ；杆2内力的大小 为 ；杆3内力的大小 为 。 二．填空题（40分，每题4分。请将简要答案填入划线内） 1.平面系统受力偶矩为m kN 10?=M 的力偶作用，不计各 杆自重，则A 支座反力的大小为为 kN 。 2．物A ，B 分别重P 1=1kN ，P 2=0.5kN ，A 与B 以及A 与地面间的摩擦因数均为f s =0.2，A ，B 通过滑轮C 用一绳连接，滑轮处摩擦不计。今 在A 物块上作用一水平力F ，则能拉动物体A 时该力应大于 。 3．图示悬臂桁架中，内力为零的杆有 。
静力学基础 一、判断题 1.外力偶作用的刚结点处，各杆端弯矩的代数和为零。（× ） 2.刚体是指在外力的作用下大小和形状不变的物体。（√ ） 3.在刚体上加上（或减）一个任意力，对刚体的作用效应不会改变。（× ） 4.一对等值、反向，作用线平行且不共线的力组成的力称为力偶。（√ ） 5.固定端约束的反力为一个力和一个力偶。（× ） 6.力的可传性原理和加减平衡力系公理只适用于刚体。（√ ） 7.在同一平面内作用线汇交于一点的三个力构成的力系必定平衡。（× ） 8.力偶只能使刚体转动，而不能使刚体移动。（√ ） 9.表示物体受力情况全貌的简图叫受力图。（√ ） 10.图1中F对 O点之矩为m0 (F) = FL 。（× ） 图 1 二、选择题 1. 下列说法正确的是（ C ） A、工程力学中我们把所有的物体都抽象化为变形体。 B、在工程力学中我们把所有的物体都抽象化为刚体。 C、稳定性是指结构或构件保持原有平衡状态。 D、工程力学是在塑性范围内，大变形情况下研究其承截能力。 2.下列说法不正确的是（ A ） A、力偶在任何坐标轴上的投形恒为零。 B、力可以平移到刚体内的任意一点。 C、力使物体绕某一点转动的效应取决于力的大小和力作用线到该点的垂直距离。 D、力系的合力在某一轴上的投形等于各分力在同一轴上投形的代数和。 3.依据力的可传性原理，下列说法正确的是（ D ） A、力可以沿作用线移动到物体内的任意一点。 B、力可以沿作用线移动到任何一点。 C、力不可以沿作用线移动。 D、力可以沿作用线移动到刚体内的任意一点。 4.两直角刚杆AC、CB支承如图，在铰C处受力F作用，则A、B两处约束力与ｘ轴正向所成的夹角α、β分别为:
1-3 试画出图示各结构中构件AB的受力图 1-4 试画出两结构中构件ABCD的受力图
1-5 试画出图a和b所示刚体系整体各个构件的受力图 1-5a 1-5b
1- 8在四连杆机构的ABCD 的铰链B 和C 上分别作用有力F 1和F 2，机构在图示位置平衡。试求二力F 1和F 2之间的关系。 解：杆AB ，BC ，CD 为二力杆，受力方向分别沿着各杆端点连线的方向。 解法1(解析法) 假设各杆受压，分别选取销钉B 和C 为研究对象，受力如图所示： 由共点力系平衡方程，对B 点有： ∑=0x F 045cos 0 2=-BC F F 对C 点有： ∑=0x F 030cos 0 1=-F F BC 解以上二个方程可得：2 2163.13 62F F F ==
解法2(几何法) 分别选取销钉B 和C 为研究对象，根据汇交力系平衡条件，作用在B 和 C 点上的力构成封闭的力多边形，如图所示。 对B 点由几何关系可知：0245cos BC F F = 对C 点由几何关系可知： 0130cos F F BC = 解以上两式可得：2163.1F F = 2-3 在图示结构中，二曲杆重不计，曲杆AB 上作用有主动力偶M 。试求A 和C 点处的约束力。 解：BC 为二力杆(受力如图所示)，故曲杆AB 在B 点处受到约束力的方向沿BC 两点连线的方向。曲杆AB 受到主动力偶M 的作用，A 点和B 点处的约束力必须构成一个力偶才能使曲杆AB 保持平衡。AB 受力如图所示，由力偶系作用下刚体的平衡方程有（设力偶逆时针为正）： 0=∑M 0)45sin(100=-+??M a F A θ a M F A 354.0= 其中：31 tan =θ 。对BC 杆有：a M F F F A B C 354.0=== A ，C 两点约束力的方向如图所示。 2-4 F F
单项选择题 1、静力学中一般将被研究的物体看作是刚体，那么一物体是否能被看作是刚体，取决于。 （A）物体变形是否微小；（B）物体不变形； （C）物体是否坚硬；（D）研究是否需要考虑物体的变形。 2、下列说法正确的是（） （A）处于平衡状态的物体可视为刚体；（B）变形微小的物体可视为刚体； （C）在任何情况下，任意两点的距离保持不变的物体为刚体。 3．作用和反作用定律的适用范围是。 （A）只适用于刚体；（B）只适用于变形体 （C）只适用于处于平衡状态的物体；（D）适用于任何物体 4、下列说法正确的是（） （A）凡是合力都比分力大；（B）只有力才可以应用平行四边形法则合成；（C）凡是矢量都可以应用平行四边形法则合成。 5．力的可传性原理。 （A）适用于刚体；（B）适用于刚体和弹性体； （C）适用于所有物体；（D）只适用于平衡的刚体 6．三力平衡汇交定理是。 （A）共面不平行的三个力互相平衡必汇交于一点； （B）共面三力若平衡，必汇交于一点； （C）三力汇交于一点，则这三个力必互相平衡； （D）此三个力必定互相平行。 7、平面力系简化最终结果可能情况是。 （A）力、力偶或平衡；（B）力或平衡； （C）力偶或平衡；（D）力、力偶、力螺旋或平衡。
8、若刚体上作用一平面力系，力多边形自行封闭，则该刚体 。 （A ）一定平衡； （B ）一定不平衡； （C ）不能确定。 9．如图所示，在刚体上的四个点上各作用一个大小相等的力，则该力系的简化结果为 。 （A ）一个力； （B ）一个力和一个力偶； （C ）一个力偶； （D ）平衡。 10、如图作用在同一平面内的四个力构成封闭的力多边形，下列说法正确的是（ ） （A ）由于力多边形封闭，因此刚体一定平衡； （B ）仅由此力多边形无法判断刚体是否平衡； （C ）若力多边形中各个力矢沿顺时针方向连成一周， 因此必合成为一顺时针的力偶，故刚体一定不平衡。 11、下列说法正确的是（ ） （A ）凡是力偶都不能用一力来平衡； （B ）凡是力偶都能与一力平衡； （C ）力偶有时能与一力来平衡。 12．如图所示的两个楔块A 、B 在m-m 处光滑接触，现在其两端沿轴线各加一个大 小相等、方向相反的力，则两个楔块的状态为 A 。 （A ）A 、B 都不平衡； （B ）A 平衡、B 不平衡； （C ）A 不平衡、B 平衡； （D ）A 、B 都平衡。 13．在刚体上作用3个大小相等的力，其力三角形如图所示，则该力系的简化结果 。 （A ）必为一个力； （B ）必为一个力和一个力偶； （C ）必为一个力偶； （D ）可能平衡或简化为一力偶。 B C F 1 F 2 F 3 A A B C D 第10题图
《船舶静力学》简答题 1、简述表示船体长度的三个参数并说明其应用场合？ 答：船长[L] Length 船长包括：总长，垂线间长，设计水线长。 总长oa L （Length overall ） ——自船首最前端至船尾最后端平行于设计水线的最大水平距离。 垂线间长pp L (Length Between perpendiculars ) 首垂线（F.P.）与尾垂线（A.P.）之间的水平距离。 首垂线：是通过设计水线与首柱前缘的交点可作的垂线（⊥设计水线面） 尾垂线：一般舵柱的后缘，如无舵柱，取舵杆的中心线。 军舰：通过尾轮郭和设计水线的交点的垂线。 水线长[wl L ](Length on the waterline)： ——平行于设计水线面的任一水线面与船体型表面首尾端交点间的距离。 设计水线长：设计水线在首柱前缘和尾柱后缘之间的水平距离。 应用场合：静水力性能计算用：pp L 分析阻力性能用：wl L 船进坞、靠码头或通过船闸时用：Loa 2、简述船型系数的表达式和物理含义。 答：船型系数是表示船体水下部分面积或体积肥瘦程度的无因次系数，它包括水线面系数wp C 、中横剖面系数M C 、方形系数B C 、棱形系数p C （纵向棱形系数）、垂向棱形系数Vp C 。船型系数对船舶性能影响很大。 （1）水线面系数)( wp C ——与基平面平行的任一水线面的面积与由船长L 、型宽B 所
构成的长方形面积之比。（waterplane coefficient ） 表达式：L B A C w wp ?= 物理含义：表示是水线面的肥瘦程度。 （2）中横剖面系数[][βM C ]——中横剖面在水线以下的面积M A 与由型宽B 吃水所构成的长方形面积之比。(Midship section coefficient) 表达式：d B A C M m ?= 物理含义：反映中横剖面的饱满程度。 （3）方形系数[[]δB C ]——船体水线以下的型排水体积?与由船长L 、型宽B 、吃水d 所构成的长方体体积之比。（Block coefficient ） 表达式：d B L C B ???= 物理含义：表示的船体水下体积的肥瘦程度，又称排水量系数(displace coefficient)。 （4）棱形系数[[]?p C ]——纵向棱形系数 (prismatic coefficient) 船体水线以下的型排水体积Δ与相对应的中横剖面面积m A 、船长L 所构成的棱柱体积之比。
第一章 静力学基础 一． 填空题 1．理论力学的任务是研究物体作 的规律 2．平衡是指 . 3．力是物体之间 作用，这种作用使物体的 或 发生改变。 4．刚体是受力作用而 的物体。 5．刚体受到两个力作用而平衡的充分必要条件是 。 6．约束是指限制 的周围物体。 7．对刚体而言，力的三要素是 、 、 。 8．二力平衡原理适用于 。 9．在光滑圆柱形铰链约束中，如接触点不能确定，可用通过 的一对正交分力表示。 10．对刚体而言，力是 矢量。 二． 单项选择题 1. 图示系统受力F 作用而平衡。欲使A 支座约束力的作用线与AB 成60o角， 则斜面的倾角α应为______________。 （A ） 0o （B ） 30o （C ） 45o （D ） 60o 2．如图所示的两个楔块A 、B 在m-m 处光滑接触，现在其两端沿轴线各加一个大 小相等、方向相反的力，则两个楔块的状态为 。 （A ）A 、B 都不平衡 （B ）A 平衡、B 不平衡 （C ）A 不平衡、B 平衡 （D ）A 、B 都平衡 m
3．三力平衡定理是 。 （A ）共面不平行的三个力互相平衡必汇交于一点 （B ）共面三力若平衡，必汇交于一点 （C ）三力汇交于一点，则这三个力必互相平衡。 （D ）此三个力必定互相平行 4．作用和反作用定律的适用范围是 。 （A ） 只适用于刚体 （B ） 只适用于变形体 （C ） 只适用于处于平衡状态的物体 （D ） 适用于任何物体 5．一物体是否被看作刚体，取决于 。 （A ） 变形是否微小 （B ） 变形不起决定因素 （C ） 物体是否坚硬 （D ） 是否研究物体的变形 6．力的可传性原理 。 （A ） 适用于刚体 （B ） 适用于刚体和弹性体 （C ） 适用于所有物体 （D ）只适用于平衡的刚体 第一章 平面汇交力系与平面力偶系 一、填空题 1．平面汇交力系平衡的几何条件是 。 2．同一平面内两力偶的等效条件是 。 3．研究平面汇交力系时, 采用两种方法, 即 和 。 4．平面汇交力系的合力= F R 。 5．一个力F 在某轴上的分力是 量、投影是 量。 6．合力投影定理在x 方向的表达式是 。 7．已知力F 与x 轴正向的夹角900 < < ? ，则= F x 。 8．运用平衡方程求得的约束力结果为负时，说明 。
1 2018年上海海事大学攻读硕士学位研究生入学考试试题 （重要提示：答案必须做在答题纸上，做在试题上不给分）（可使用计算器） 考试科目代码 823 考试科目名称 船舶静力学 一、填空题（共15题，每题2分，共30分） 1．设计水线长是指设计水线在 和 之间的水平距离。 2．方形系数的大小表示 。 3．横剖面面积曲线与x 轴所围成的面积，其形心的纵向坐标等于 。 4．梯形法近似计算的基本原理是用 。 5．按照外力矩的作用大小，船舶稳性可分为 和 。 6．排水量为?的船上有一重量为p 的重物，重物的纵向移动距离为l ，船的纵稳性高为 GM L ，船的纵倾角正切tg θ为等于 。 7．船舶处于横倾状态时，用参数 和 表示该浮态 8．复原力矩是衡量船舶 的重要指标，复原力矩所作的功是衡量船舶 的重要指标。 9．自由液面对稳性影响的计算公式? =?x i GM 1ω，式中的i x 表示 。 10．万吨级货船的满载出港排水量为17480t ，其中空船重量为5567t , 载货量为10178t , 人员、淡水、燃料、粮食等为1735t ,其载重量是 。 11．某船在1、2、3、4、5、和6米吃水时的每厘米吃水吨数（TPC ）值分别是11.55、12.45、13.05、13.55、13.60和14.00（t/cm ），求该船在淡水中3米至6米水线之间的排水量是 。 12．重心移动原理表明：整个重心的移动方向 , 且重心移动的距离 。 13．某轮船排水量为20000t ，受到静外力作用，产生的横倾角 5=θ，外力矩为m t ?6000，则此时船舶的复原力臂GZ 为 m 。 14．某船装货至△=14000吨时，m KM 0.8=，m KG 5.6=。此时需要装甲板货，货物重心高度m KP 0.14=，要求装货后船舶的m GM 3.1≥，则最多能装载甲板货 吨。 15．在船舶抗沉性的计算中，采用 和 来计算船舶破舱后的浮态和稳性。 二、名词解释（共5题，每题6分，共30分） 1．漂心和浮心 2．浮性和稳性 3．动稳性和静稳性 4．每厘米吃水吨数和每厘米纵倾力矩 5．空载出港和满载到港 三、论述题（共4题，每题12分，共48分）
静力学 1.力是物体间的相互作用，其结果使物体的动态和形 态发生变化（包括变形）。 2.力系就是作用在物体上的一群力。 3.在一般工程问题中，物体平衡是指相对地球处于静止或匀速 直线运动状态。 4.力对物体作用的效果取决于力的三要素：力的大小、力的方向和力的作用 点，力是个矢量。 5.作用力与反作用力的大小相等，方向相反，作用在两个不同的物体上 6.在任一力系中加上或减去一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的效应。 7.平面汇交力系可以合成为 1 个合力，其结果有 2 种可能情况， 即合力等于零或合力不等于零。 8.物体的受力图是表示研究对象所受的主动力和约束反力的简图。 9.平面汇交力系的合力其作用线通过力系的汇交点，其大小和方向 可用力多边形的封闭边表示。 10.平面汇交力系，有两个独立的平衡方程，可求解两个 未知量。 11.力在正交坐标轴上的投影的大小与力沿这两个轴的分力的大小相 等；力在不相互垂直的两个轴上的投影的大小与力沿这两个轴的分力的大小不相等。 12.作用在刚体上的两个力F A、F B，若满足F A=－F B的条件，则该两力可能是一对平衡力 或一个力偶。
13.平面力偶系有 1 个独立的平衡方程；平面平行力系有 2 个 独立的平衡方程。 14.力偶在任一轴上的投影恒等于零，力偶对其作用面内任一点的矩等于力偶矩，而 与矩心的位置无关。 15.平面任意力系二力矩式平衡方程的限制条件是二矩心不能与投影轴相垂 直。 16.平面任意力系向作用平面内指定点简化的结果，可能有 4 种情 况，这些情况是：1）主矢等于零，主矩等于零，这是平衡情况；2）主矢等于零，主矩不等于零，这是力系简化为合力偶情况；3）主矢不等于零，主矩等于零，这是力系简化为合力情况；4）主矢不等于零，主矩不等于零，这是力系可以再简化为合力情况。 17.平面任意力系向作用平面内指定点简化的结果，可能有 4 种情 况，这些情况是：1）主矢等于零，主矩等于零，这是平衡情 况；2）主矢等于零，主矩不等于零，这 是力系简化为合力偶情况；3）主矢不等于零，主矩等于零，这是力系简化为合力情况；4）主矢不等于零，主矩不等于零，这是力系可以再简化为合力情况。 18.平面力偶等效的充分与必要条件是力偶矩相等。 19.由等值、反向、不共线的两平行力所组成的力系，称为力偶。它对刚体仅产生转 动效应，并用力偶矩来度量。 20.平面内一非平衡共点力系和一非平衡力偶系最后可能的合成结果是一合力。 21.两个相接触的物体有相对滑动或相对 滑动趋势时，其接触处有阻碍其滑动的作用，这种阻碍作用称为滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向与相对滑动或相对滑动趋 势相反。
1. 解析法 解题步骤 解： ①求静水总压力 由图a 知，矩形闸门几何形心面积23m 2m 1.5m bh A =?==代入公式A ρgh P C =，得 图a h C C b 2m h/2h h 1C =+=58.8kN 3m 2m 9.8m/s 1kg/m A ρgh P 223C =???== 解题步骤 ②求压力中心 2m h l C C ==因代入公式面积惯距 433C 1m 2m 1.5m 12 1 bh 121I =??== A l I l l C C C D + =，得 2.17m 2m 1.5m 2m 1m 2m A l I l l 4 C C C D =??+=+=而且压力中心D 在矩形的对称轴上。 C D b l C l D h C
闸门形心点在水下的深度 解题步骤 解：故作用在闸门上的静水总压力 α d a αy h c c sin 2sin ??? ? ? +==4 π2 d ρgh P c =2065N 45.014.3sin6025.019.810002 =?? ??? ? ?+??=ο a d α y y C D C D h C P （1）总压力 解题步骤 设总压力的作用点离水面的倾斜角距离为y D ，则由y D 与y c 关系式得 a d α y y C D C D h C P 4π264π224 d d a d d a A y I y y C C C D ? ?? ? ?++??? ? ?+=+ =013m .025m .1+=26m .1=（2）总压力作用点
由题意分析可知，当水面超过1m 时，静水压力的作用点刚好位于转动轴的位置处。于是，要求转动轴的位置，就是要求静水压力的作用点的位置。解题步骤 解： A l I l l c C C D + =可利用公式 进行求解 解题步骤 矩形断面的3 12 1bH I c =bH A =其中b 为闸门的长度 所以， m H bH bH l D 8.25 .2125.25.25.22 312 1=?+=?+=即转动轴0-0应位于水面下2.8m 处。 因为m h l H c 5.21232=+=+=l C l D
第一章 流体及其主要物理性质 例1： 已知油品的相对密度为0.85，求其重度。 解： 例2： 当压强增加5×104Pa 时，某种液体的密度增长0.02%，求该液体的弹性系数。 解： 例3： 已知：A ＝1200cm 2，V ＝0.5m/s μ1＝0.142Pa.s ，h 1＝1.0mm μ2＝0.235Pa.s ，h 2＝1.4mm 求：平板上所受的内摩擦力F 绘制：平板间流体的流速分布图 及应力分布图 解：（前提条件：牛顿流体、层流运 动） 因为 τ1＝τ2 所以 3 /980085.085.0m N ?=?=γδ0=+=?=dV Vd dM V M ρρρρρ d dV V -=Pa dp d dp V dV E p 84105.2105% 02.01111?=??==-==ρρβdy du μ τ=??????? -=-=?2221110 h u h u V μτμτs m h h V h u h u h u V /23.02 112212 2 11 =+= ?=-μμμμμN h u V A F 6.41 1=-==μ τ
第二章 流体静力学 例1： 如图，汽车上有一长方形水箱，高H ＝1.2m ，长L ＝4m ，水箱顶盖中心有一供加水用的通大气压孔，试计算当汽车以加速度为3m/s 2向前行驶时，水箱底面上前后两点A 、B 的静压强（装满水）。 解： 分析：水箱处于顶盖封闭状态，当加速时，液面不变化，但由于惯性力而引起的液体内部压力分布规律不变，等压面仍为一倾斜平面，符合 等压面与x 轴方向之间的夹角 例2： （1）装满液体容器在顶盖中心处开口的相对平衡 分析：容器内液体虽然借离心惯性力向外甩，但由于受容器顶限制，液面并不能形成旋转抛物面，但内部压强分布规律不变： 利用边界条件：r ＝0，z ＝0时，p ＝0 作用于顶盖上的压强： （表压） （2）装满液体容器在顶盖边缘处开口的相对平衡 压强分布规律： =+s gz ax g a tg = θPa L tg H h p A A 177552=??? ?? ?+==θγγPa L tg H h p B B 57602=??? ?? ?-==θγγC z g r p +-?=)2( 2 2ωγg r p 22 2ωγ =C z g r p +-?=)2( 2 2ω γ
船舶静力学名词解释 1. 总长——自船首最前端至船尾最后端平行于设计水线的最大水平距离。（进坞、码头、船闸时用） 2. 垂线间长——艏垂线与艉垂线之间的水平距离。（静水力计算时用） 艏垂线——通过设计水线与首柱前缘的焦点所作的垂线。。 艉垂线——一般在舵柱的后缘，如无舵柱，则去在舵杆中心线上。 3. 设计水线长——设计水线在首柱前缘和尾柱后缘之间的水平距离。（分析阻力性能用） （如无特殊说明时，船长指垂线间长，水线长指设计水线长） 4. 型宽——指船体两侧型表面之间垂直于中线面的最大水平距离。 5. 型深——在甲板边板最低处，自龙骨板上表面至上甲板边线的垂直距离。 6. 吃水——龙骨基线至设计水线的垂直距离。（不做特殊说明时，指平均吃水） 7. 干舷——自水线至上甲板边板上表面的垂直距离。 8. 水线面系数WP C ——与基平面相平行的任一水线面的面积W A 与船长L 、型宽B 所构成的矩形面积之比。LB A C W WP =（表征水线面的胖瘦程度） 9. 中横剖面系数M C ——中横剖面在水线以下部分的面积M A 与由船宽 B 、吃水d 所构成的矩形面积之比。Bd A C M M =（表征水线以下部分中横剖面的肥瘦程度） 10. 方形系数 B C ——船体水线以下的型排水体积?与由船长L 、型宽B 、吃水d 所构成的长方体体积之比。LBd C B ?=（表征船体水下体积的肥瘦程度） 11. 棱形系数P C ——船体水线以下的型排水体积?与由相应的中横剖面面积M A 、船长L 所构成的棱柱体体积之比。L A C M P ?=（表征排水体积沿船长方向的分布情况）
12. 垂向棱形系数VP C ——船体水线以下的型排水体积?与由相应的水线面面积W A 、吃水 d 所构成的棱柱体体积之比。d A C W VP ?=（表征排水体积沿吃水方向的分布情况） 13. 浮性——船舶在一定装载情况下具有漂浮在水面（或浸沉水中）保持平衡位置的能力。 14. 重心——船舶上各部分重量形成的合力的作用点。 15. 浮心——水下部分静水压力的合力的作用点。也是船舶排水体积的形心。 16. 浮态——船舶浮于静水中的平衡状态。 17. 横倾——船舶中横剖面垂直于静止水面，当中纵剖面与铅垂平面成一横倾角φ时的浮 态。 18. 纵倾——船舶中纵剖面垂直于静止水面，当中横剖面与铅垂平面成一纵倾角θ时的浮 态。 19. 载重量——除去空船外，船舶所能装载的重量，即满载出港排水量减去空船重量。 20. 载货量——除去空船与变动重量外，满载出港时船舶的重量，即载重量减去变动重量。 21. 空载出港——指燃料、润滑油、淡水、粮食以及其他给养物品按规定带足，但没装货时 的重量。 22. 空载到港——指燃料、润滑油、淡水、粮食以及其他给养物品剩余10%，但没装货时的 重量。 23. 满载出港——指燃料、润滑油、淡水、粮食以及其他给养物品按规定带足，且载满货物 时的重量。 24. 满载到港——指燃料、润滑油、淡水、粮食以及其他给养物品剩余10%，且载满货物时 的重量。
第一流体力学静力学复习题 一、概念 1、流体与固体的区别与联系？ 2、流体质点与流体分子的区别与联系？ 3、连续性假定的内容与意义？ 4、流体的主要力学性质有哪些？ 5、动力粘度与运动粘度的定义及物理意义是什么？二者有什么区别和联系？判断流体的流动性用哪种粘度？ 6、作用在流体上的力有哪些？各自的方向如何？重力、磁场力、惯性力、摩擦力、压力各属于什么力？ 7、根据流体性质确定的常用力学模型有哪几种？ 8、流体静压强有哪些特性？并证明。 9、流体静压强位置水头、测压管水头和压强水头的图示方法，习题2-6和2-7。 10、压强的计算基准有哪些？它们之间有什么关系？ 11、压强的量度单位及其相互之间的换算。 12、什么是牛顿型流体？牛顿粘性定律得表达式是什么？为什么速度梯度等于直角变形速率？
δ 二、计算 1、上下两平行圆盘，直径均为d ，两盘间间隙厚 度为δ，间隙中液体的动力粘度为μ，若下盘固 定不动，上盘以角速度ω旋转，求所需力矩M 的 表达式。 2、已知ω=16rad/s ， δ=1mm ，R=0.3m,H=0.5m,μ=0.1Pa.s ，求：作用于圆锥体的阻力矩 3、有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为： 试求渠底y=0处的切应力τ0。 4、教材13页，习题1-7 5、教材49页习题2-33，已知h 2,求h 或已知h 求h 2. 6、教材49页习题2-34 。 为水深，为水的动力粘性系数为水的容重式中0.5m h y ., =μγ???? ??-μγ=,2002.02y hy u
7、教材49页习题2-35，(1)、两根工字梁受力相等时，求安装位置；（2）、三根工字梁均匀安装时，各工字梁受到的力的大小。 8、习题2-37、2-38，2-45，2-46，2-48
第一章 1. 某海洋客货轮排水体积V=9750m3，长宽比L/B=8，宽度吃水比B/d= 2.63，船型系数Cm=0.9, Cp=0.66, Cvp=0.78，试求： （1）船长L；（2）船宽B;（3）吃水d；（4）水线面系数Cw；（5）方形系数Cb；（6）水线面面积Aw。 第二章 1．
2. 某内河船吃水d=2.4m，方形系数Cb=0.654，水线面系数Cw=0.785，卸下货物p=80%排 水量，求船舶的平均吃水（设在吃水变化范围内船体为直舷）。 解：p=0.08△=0.08ωCbLBd δd=p/ωCwLB=0.08ωCbLBd/ωCwLB =0.08dCb/Cw=0.08*2.4*0.654/0.785=0.16 m d1=d-δd=2.4-0.16= 2.24 m 第三章 1.某巡洋舰排水量△=10200t，船长L=200m，当尾倾为1.3m时，水线面面积纵向惯性矩 IL=420×104m4，重心的纵向坐标xG=-4.23m，xB=-4.25m，水的重度ω=1.025t/m3。求纵稳性高。 解：∵tgθ=(xb-xg)/(zg-zb)=t/L ∴(zg-zb)=L*(xb-xg) / t =200*(-4.25+4.23)/(-1.3)
=3.078 m BML=IL/(△/ω)=420*10*1.025/10200=422.059 m ∴GML=BML-(zg-zb)=422.059-3.078=419 m 2. 某内河船排水量△=820t，It=2380m4，GM=1.7m，求重心在浮心上的高度。 解：BM=It/▽=2380/820= 2.902 m ∵GM=zb+BM-zg ∴zg-zb=BM-GM=2.902-1.7=1.202 m 3. 已知某方形河船船长L=100m，宽B=12m，吃水d=6m,重心垂向坐标zg=3.6m，船中纵剖面两侧各有一淡水舱，其长l=10m，宽b=6m，深h=4m。初始状态两舱都装满淡水。试求一舱内淡水消耗一半时船的横倾角。 4. 某内河船做倾斜试验时，排水量△=7200t，吃水d=6m，水线面面积Aw=1320m2，移动载 荷p=50t，移动距离l=9.25m，摆锤长λ=3.96m，摆动距离k=0.214m。试验后还须加装850t的燃油，燃油重心z=5.18m，ω1=0.86t/m3,自由液面ix=490m2。求最后的横稳性高G1M1。 解：tgφ-1=pl/△GM=50*9.25/(7200GM)=k/λ=0.214/3.96 ∴GM=0.214*7200/(3.96*50*9.25)=0.841 m 加装燃油p1=850t, δd=p1/ωAw=850/1*1320=0.644 m G1M1=0.841+850(6+0.644/2-5.18-0.841)/(7200+850)-0.86*490/(7200+850)= 0.820 m 5.若船靠岸时有80名乘客集中一舷，已知乘客移动的距离l=4m，每乘客重60kg，船横倾1度力矩Mo=8.2t.m，求船的横倾角。 解：M客＝80*0.06*4＝19.2 tm Φ= M客/Mo=19.2/8.2=2.34° 第四章 1.某船在横倾30o时的复原力臂l= 2.6m，动稳性臂ld=0.73m，重心高zg=10.58m，正浮时 重心在浮心上a=5.99m，求30o时的浮心高度zb。 解：BZ=ld+a=0.73+5.99= 6.72 m Zb=zg-(BZcos30o-GZsin30o) =10.58-(6.72cos30o-2.6sin30o) =6.06 m
第1章 绪论 选择题 【1.1】 按连续介质的概念，流体质点是指：（a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒； （c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （d ） 【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切应力和剪切变 形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。 解：牛顿内摩擦定律是 d d v y τμ =，而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度 d d t γ，故d d t γ τμ=。 （b ） 【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2 /s ；（b ）N/m 2 ；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2 。 解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2 。 （a ） 【1.4】 理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 （c ） 【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ） 1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。 解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约 95d 1 d 0.51011020 000k p ρ ρ -==???= 。 （a ） 【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉力，平衡时 不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。 解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。 （c ） 【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）血液；（d ）沥青。 解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 （a ） 【1.8】 15C o 时空气和水的运动黏度6215.210m /s υ-=?空气，621.14610m /s υ-=?水，这说明：在运动中（a ）空气比水的黏性力大；（b ）空气比水的黏性力小；（c ）空气 与水的黏性力接近；（d ）不能直接比较。 解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有 关，因此它们不能直接比较。 （d ） 【1.9】 液体的黏性主要来自于液体：（a ）分子热运动；（b ）分子间内聚力；（c ）易变形 性；（d ）抗拒变形的能力。解：液体的黏性主要由分子内聚力决定。 （b ）第 2章 流体静力学 选择题：
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