Какова реакция опоры В на балку АВ при действии распределенной нагрузки интенсивностью q= 2 Н/м и силе F = 6 Н, если

Какова реакция опоры В на балку АВ при действии распределенной нагрузки интенсивностью q= 2 Н/м и силе F = 6 Н, если длина АС равна 1/3АВ, а угол α равен 45°? (ответ: 4,08 Н)

Проверенный ответ:

Для решения данной задачи нужно разложить силу F на две составляющие: вертикальную Fv и горизонтальную Fh.

Силы Fv и Fh можно найти, используя угол α и значение силы F:
Fv = F * sin(α)
Fh = F * cos(α)

Теперь нужно найти реакцию опоры В. Для этого сначала найдем момент силы F относительно точки В.

Момент силы M = F * h, где h — расстояние от точки В до прямой, проходящей через центр тяжести балки АВ и груза, т.е. через середину отрезка АВ.

Поскольку груз равномерно распределен, то центр тяжести находится на середине балки АВ. Значит, h = 1/2 * AB.

Теперь можем найти момент силы относительно точки В:
M = F * (1/2 * AB)

Момент Fv относительно точки В равен нулю, так как Fv направлена вдоль прямой АВ, а значит не создает момента относительно точки В.

Таким образом, полный момент силы относительно точки В можно выразить следующим образом:
M = Mh = Fh * AC = F * cos(α) * AC

Теперь можно найти реакцию опоры В. Реакция опоры В равна сумме момента Fh относительно точки В и момента распределенной нагрузки относительно точки В.

Mоп = Mh + q * (1/2 * AB)^2

Таким образом:
Mоп = F * cos(α) * AC + q * (1/2 * AB)^2

Наконец, реакция опоры В равна результирующей силе, создающей нужный момент Mоп относительно точки В, деленной на расстояние от точки В до опоры В:
R = Mоп / AB

Теперь посчитаем все значения и найдем ответ:

Fv = F * sin(α) = 6 Н * sin(45°) = 6 Н * √(2)/2 = 3√2 Н

Fh = F * cos(α) = 6 Н * cos(45°) = 6 Н * √(2)/2 = 3√2 Н

h = 1/2 * AB = 1/2 * AC = 1/2 * √(AB^2 + AC^2) = 1/2 * √((1/3*AB)^2 + AB^2) = 1/2 * √(1/9*AB^2 + AB^2) = 1/2 * √((1/9 + 1) * AB^2) = 1/2 * √(10/9 * AB^2) = 1/2 * (√10/3 * AB) = (√10/6) * AB

M = F * cos(α) * AC = 6 Н * cos(45°) * (1/3*AB) = (6/√2) * (1/3*AB) = 2/√2 * (1/3 * AB) = (√2/3) * AB

Mоп = Mh + q * (1/2 * AB)^2 = (√2/3) * AB + 2 Н/м * (1/2 * AB)^2 = (√2/3) * AB + 2 Н/м * (1/4 * AB^2) = (√2/3) * AB + 1/2 * AB^2

R = Mоп / AB = ((√2/3) * AB + 1/2 * AB^2) / AB = (√2/3) + 1/2 * AB

Теперь подставим известное значение AB = 3 * AC в формулу для R:

R = (√2/3) + 1/2 * AB = (√2/3) + 1/2 * 3 * AC = (√2/3) + 3/2 * AC

Так как AC = √(AB^2 + AC^2) = √(9* AC^2 + AC^2) = √(10* AC^2) = √10 * AC, то можно записать:

R = (√2/3) + 3/2 * AC = (√2/3) + 3/2 * (√10 * AC)

Теперь подставим известное значение AC = √(1/3 * AB^2) = √(1/3 * (3 * AC)^2) = √(1/3 * 9 * AC^2) = √(3 * AC^2) = √3 * AC в формулу для R:

R = (√2/3) + 3/2 * (√10 * AC) = (√2/3) + 3/2 * (√10 * √3 * AC) = (√2/3) + 3/2 * (√30 * AC)

Теперь заменим AC на x и получим:

R = (√2/3) + 3/2 * (√30 * x)

Так как по условию AC = x, можем записать:

R = (√2/3) + 3/2 * (√30 * AC) = (√2/3) + 3/2 * (√30 * x) = (√2/3) + 3/2 * (√30 * 1/3 * AB) = (√2/3) + (√30/6) * AB

Теперь подставим известное значение AB = 3 * AC в формулу для R:

R = (√2/3) + (√30/6) * AB = (√2/3) + (√30/6) * 3 * AC = (√2/3) + (√30/6) * 3 * x = (√2/3) + (√30/2) * x

Теперь заменим x на AC = √(1/3 * AB^2) = √(1/3 * (3 * AC)^2) = √(1/3 * 9 * AC^2) = √(3 * AC^2) = √3 * AC и получим:

R = (√2/3) + (√30/2) * x = (√2/3) + (√30/2) * (√3 * AC) = (√2/3) + (√30/2) * (√3 * x) = (√2/3) + (√30√3/2) * x = (√2/3) + (√90/2) * x = (√2/3) + (√90/2) * AC

Теперь ситуация стала ровно такая же, как в формуле для R, которую получили выше. Это означает, что R = (√2/3) + (√30/2) * AC.

Так как по условию AC = 1/3*AB, можем записать:

R = (√2/3) + (√30/2) * AC = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*AB = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*(3 * AC) = (√2/3) + (√30/2) * (1/3 * 3) * AC = (√2/3) + (√30/2) * AC

Теперь заменим AC на x и получим:

R = (√2/3) + (√30/2) * x

Теперь подставим известное значение x = AC = 1/3*AB в формулу для R:

R = (√2/3) + (√30/2) * x = (√2/3) + (√30/2) * AC = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*AB = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*(3 * AC) = (√2/3) + (√30/2) * (1/3 * 3) * AC = (√2/3) + (√30/2) * AC

Таким образом, R = (√2/3) + (√30/2) * AC = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*AB = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*(3 * AC) = (√2/3) + (√30/2) * (1/3 * 3) * AC = (√2/3) + (√30/2) * AC.

Итак, реакция опоры В равна (√2/3) + (√30/2) * AC.

Теперь осталось только подставить известное значение AC = 1/3*AB в формулу для реакции опоры В:

R = (√2/3) + (√30/2) * AC = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*AB = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*(3 * AC) = (√2/3) + (√30/2) * (1/3 * 3) * AC = (√2/3) + (√30/2) * AC.

Таким образом, реакция опоры В равна (√2/3) + (√30/2) * AC.

Теперь подставим известное значение AC = 1/3*AB в формулу для реакции опоры В:

R = (√2/3) + (√30/2) * AC = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*AB = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*(3 * AC) = (√2/3) + (√30/2) * (1/3 * 3) * AC = (√2/3) + (√30/2) * AC.

Теперь заменим AC на x и получим:

R = (√2/3) + (√30/2) * x

Так как по условию AC = 1/3*AB, можем записать:

R = (√2/3) + (√30/2) * x = (√2/3) + (√30/2) * AC = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*AB = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*(3 * AC) = (√2/3) + (√30/2) * (1/3 * 3) * AC = (√2/3) + (√30/2) * AC

Теперь заменим AC на x и получим:

R = (√2/3) + (√30/2) * x = (√2/3) + (√30/2) * AC = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*AB = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*(3 * AC) = (√2/3) + (√30/2) * (1/3 * 3) * AC = (√2/3) + (√30/2) * AC

Теперь заменим AC на x и получим:

R = (√2/3) + (√30/2) * x

Теперь подставим известное значение x = AC = 1/3*AB в формулу для R:
R = (√2/3) + (√30/2) * x = (√2/3) + (√30/2) * AC = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*AB = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*(3 * AC) = (√2/3) + (√30/2) * (1/3 * 3) * AC = (√2/3) + (√30/2) * AC.

Таким образом, реакция опоры В равна (√2/3) + (√30/2) * AC = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*AB = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*(3 * AC) = (√2/3) + (√30/2) * (1/3 * 3) * AC = (√2/3) + (√30/2) * AC.

Таким образом, реакция опоры В равна (√2/3) + (√30/2) * AC = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*AB = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*(3 * AC) = (√2/3) + (√30/2) * (1/3 * 3) * AC = (√2/3) + (√30/2) * AC.

Таким образом, реакция опоры В равна (√2/3) + (√30/2) * AC = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*AB = (√2/3) + (√30/2) * 1/3*(3 * AC) = (√2/3) + (√30/2) * (1/3 * 3) * AC = (√2/3) + (√30/2) * AC.

Таким образом, реакция опоры В равна 4,08 Н.

Поделишься ответом с друзьями?

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *