题目
平面任意力系向平面内某一点简化,若主矢量和主矩都不为零,则可进一步简化,其最后结果可能为()。A. 一个合力B. 一个合力偶C. 一个力螺旋D. 平衡
平面任意力系向平面内某一点简化,若主矢量和主矩都不为零,则可进一步简化,其最后结果可能为()。
A. 一个合力
B. 一个合力偶
C. 一个力螺旋
D. 平衡
题目解答
答案
A. 一个合力
解析
考查要点:本题主要考查平面任意力系向一点简化后进一步简化的结果判断,涉及主矢量和主矩的概念及其相互关系。
解题核心思路:
- 主矢量是原力系所有力的矢量和,主矩是所有力对简化中心的矩的代数和。
- 若主矢量和主矩均不为零,需判断能否通过调整作用线位置将主矢量与主矩合并为等效的单一力。
- 关键结论:当主矢量不为零时,总可通过调整作用线位置使主矩被抵消,最终简化为一个合力。
破题关键点:
- 掌握力的平移定理(力可分解为等效力和力偶)。
- 明确平面力系中不存在力螺旋(选项C为干扰项)。
平面任意力系向某一点简化后,若主矢量$\mathbf{R'} \neq 0$且主矩$M \neq 0$,进一步简化过程如下:
-
分析主矢量与主矩的关系
- 主矢量$\mathbf{R'}$代表原力系的总效应方向和大小。
- 主矩$M$表示原力系绕简化中心的转动效应。
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调整主矢量的作用线
- 根据力的平移定理,将主矢量$\mathbf{R'}$平移至新作用点,使其对简化中心的矩恰好等于原主矩$M$。
- 此时,主矢量$\mathbf{R'}$与主矩$M$合并为一个等效的合力,其作用线位置由$M = \mathbf{R'} \cdot d$确定($d$为平移距离)。
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排除干扰选项
- 选项B(合力偶):仅在主矢量为零时成立。
- 选项C(力螺旋):属于空间力系概念,平面力系中不存在。
- 选项D(平衡):主矢量和主矩均不为零时不可能平衡。