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平面任意力系习题集

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第3章 平面任意力系习题

1.是非题(对画√,错画×)

3-1.平面任意力系的主矢0∑='=n

1i i R F F =时,则力系一定简化一个力偶。

( ) 3-2.平面任意力系中只要主矢0∑≠'=n

1

i i R F F =,力系总可以简化为一个力。

( ) 3-3.平面任意力系中主矢的大小与简化中心的位置有关。( ) 3-4.平面任意力系中主矩的大小与简化中心的位置无关。( ) 3-5.作用在刚体上的力可以任意移动,不需要附加任何条件。( )

3-6.作用在刚体上任意力系若力的多边形自行封闭,则该力系一定平衡。( ) 3-7.平面任意力系向任意点简化的结果相同,则该力系一定平衡。( )

3-8.求平面任意力系的平衡时,每选一次研究对象,平衡方程的数目不受限制。( ) 3-9.桁架中的杆是二力杆。( )

3-10.静滑动摩擦力F 应是一个范围值。( ) 2.填空题(把正确的答案写在横线上) 3-11.平面平行力系的平衡方程0)(0

)(i i ==∑∑==F F n

1

i B

n

1i A M

M ,

其限制条件 。

3-12.题3-12图平面力系,已知:F 1=F 2=F 3=F 4=F ,M=Fa ,a 为三角形边长,如以A 为简化中心,则最后的结果其大小 ,方向 。

3-13.平面任意力系向任意点简化除了简化中心以外,力系向 简化其主矩不变。

3-14.平面任意力系三种形式的平衡方程: 、 、 。

3-15.判断桁架的零力杆。题3-13a 图 、题3-13b 图 。

3

F 4

题3-12图

题3-13图

(a)

(b)

3.简答题

3-16.平面汇交力系向汇交点以外一点简化,其结果如何?(可能是一个力?可能是一个力偶?或者是一个力和一个力偶?)

3-17.平面力系向任意点简化的结果相同,则此力系的最终结果是什么?

题3-21图

'

题3-22图(2)

(1)

C

5KN

3-18.为什么平面汇交力系的平衡方程可以取两个力矩方程或者是一个投影方程和一个力矩方程?矩心和投影轴的选择有什么条件?

3-19.如何理解桁架求解的两个方法?其平衡方程如何选取?

3-20.摩擦角与摩擦因数的关系是什么?在有摩擦的平衡问题时应如何求解?

4.计算题

3-21.已知F1=150N,F2=200N,F3=300N,N

200

='

=F

F,求力系向点O简化的结果,合力的大小及到原点O的距离。

3-22.求图示各物体的支座约束力,长度单位为m。

3-23.图示行走式起重机,重为P=500kN,其重心到右轨的距离为1.5m,起重机起重的重量为P1=250kN,到右轨的距离为10m,跑车自重不计,使跑车满载和空载起重机不至于翻倒,求平衡锤的最小重量为P2以及平衡锤到左轨的最大距离x。

3-24.水平梁AB由铰链A和杆BC支持,如图所示。在梁的D处用销子安装半径为r=0.1m的滑轮。有一跨过滑轮的绳子,其一端水平地系在墙上,另一端悬挂有重为P=1800N的重物。如AD=0.2m,BD=0.4m,?=45°,且不计梁、滑轮和绳子的自重。求固定铰支座A和杆BC的约束力。

题3-24图

3-25.求图示多跨静定梁的支座约束力。

题3-25图

(a)

q

(b)

3-26.求图示的三铰拱式屋架拉杆AB 及中间C 铰所受的力,屋架所受的力及几何尺寸如图所示,屋架自重不计。

题3-26图

3-27.均质杆AB 重为P 1,一端用铰链

A 支与墙面上,并用滚动支座C 维持平衡,另一端又与重为P 2的均质杆BD 铰接,杆BD

靠与光滑的台阶E 上,且倾角为α,设AB AC 32=,BD BE 3

2

=。试求A 、C 和E 三处的约

束力。

题3-27图

3-28.图示的组合梁由AC 和CD 铰接而成,起重机放在梁上,已知梁重为P 1=50kN ,

重心在铅直线EC 上,起重荷载为P =10kN ,不计梁的自重,试求支座A 、D 处的约束力。

3-29.构架由杆AB 、AC 和DF 铰接而成,如图所示。在杆DEF 上作用一力偶矩为M 的力偶,不计各杆的自重。试求杆AB 上的铰链A 、D 、B 处所受的力。

题3-28图

题3-29图

3-30.构架由杆ACE 、DEF 、BCD 铰接而成的,所受的力及几何尺寸如图所示,各杆的自重不计,试求杆BCD 在铰链C 处给杆ACE 的力。

题3-30图

3-31.如图所示的构架,起吊重物的重为1200N ,细绳跨过滑轮水平系于墙面上,不计滑轮和杆的自重,几何尺寸如图,试求支座A 、B 处的约束力,杆BC 的内力。

题3-31

B

C

3-32.三铰拱结构受力及几何尺

寸如图所示,试求支座A 、B 处的约束力。

题3-32图

20kN/m

(a)

(b)

3-33.平面桁架荷载及尺寸如图所示,试求桁架中各杆的内力。

题3-33图

(a)

(b)

3-34.平面桁架受力如图所示,ABC 为等边三角形,且AD=DB 。试求杆CD 的内力。

题3-34图

3-35.平面桁架受力如图所示,试求1、2、3杆的内力。

题3-35图

1

3-36.图示桁架中受力及尺寸如图所示,求1、2、3杆的内力。

3-37.尖劈起重装置尺寸如图所示,A 的顶角为α,物快B 受力F 1的作用,物快A 、B 间的摩擦因数为f (由滚珠处的摩擦忽略不计),物快A 、B 的自重不计,试求使系统保持平衡的力F 2的范围。

题3-37

题3-36图

平面任意力系习题

第三章 习题3-1.求图示平面力系的合成结果,长度单位为m。 解:(1) 取O点为简化中心,求平面力系的主矢: 求平面力系对O点的主矩: (2) 合成结果:平面力系的主矢为零,主矩不为零,力系的合成结果是一个合力偶,大小是260Nm,转向是逆时针。 习题3-2.求下列各图中平行分布力的合力和对于A点之矩。

解:(1) 平行力系对A点的矩是: 取B点为简化中心,平行力系的主矢是: 平行力系对B点的主矩是: 向B点简化的结果是一个力R B和一个力偶M B,且: 如图所示; 将R B向下平移一段距离d,使满足: 最后简化为一个力R,大小等于R B。其几何意义是:R的大小等于载荷分布的矩形面积,作用点通过矩形的形心。 (2) 取A点为简化中心,平行力系的主矢是:

平行力系对A点的主矩是: 向A点简化的结果是一个力R A和一个力偶M A,且: 如图所示; 将R A向右平移一段距离d,使满足: 最后简化为一个力R,大小等于R A。其几何意义是:R的大小等于载荷分布的三角形面积,作用点通过三角形的形心。 习题3-3.求下列各梁和刚架的支座反力,长度单位为m。

解:(1) 研究AB杆,受力分析,画受力图: 列平衡方程: 解方程组: 反力的实际方向如图示。 校核:

结果正确。 (2) 研究AB杆,受力分析,将线性分布的载荷简化成一个集中力,画受力图: 列平衡方程: 解方程组: 反力的实际方向如图示。 校核: 结果正确。 (3) 研究ABC,受力分析,将均布的载荷简化成一个集中力,画受力图:

列平衡方程: 解方程组: 反力的实际方向如图示。 校核: 结果正确。 习题3-4.重物悬挂如图,已知G=1.8kN,其他重量不计;求铰链A的约束反力和杆BC所受的力。

理论力学(大学)课件8.1 空间任意力系向一点的简化及结果分析

本讲主要内容 1、空间任意力系向一点的简化及结果分析 2、空间任意力系的平衡方程及常见的空间约束 3、重心的计算

1、空间任意力系向一点的简化 及结果分析

(1) 空间任意力系向一点简化·主矢和主矩 F 1 F 2 F n 1 F ¢ 2F ¢ n F ¢ 1M 2 M n M 空间汇交力系与空间力偶系等效代替一空间任意力系. ) (i O i i i F M M F F ==¢及结果分析

主矢 汇交力系的合力 主矢大小方向作用点: 一般令其作用于简化中心上 2 2 2 R )()()(???++=¢iz iy ix F F F F R R ),cos(F F iz ¢= ¢?k F 1F ¢ 2F ¢n F ¢ 1 M 2 M n M k j i F F ????++==¢z y x i R F F F R F ¢R R ),cos(F F ix ¢= ¢?j F R R ),cos(F F ix ¢ = ¢?i F (与简化中心无关)

主矩 空间力偶系的合力偶矩 主矩大小方向作用位置: 刚体上任意位置 1 M 2 M n M ) (??==i O i O F M M M R F ¢O ),cos(M M x O ?= i M O M 由力对点的矩与力对轴的矩的关系,有 k j i M )()()(???++=i z i y i x O F M F M F M 2 2 2 ) ()()(???++=z y x O M M M M O ),cos(M M y O ?= j M O ),cos(M M z O ?= k M (一般与简化中心有关)

第三章 平面一般力系

第三章平面一般力系 教学目的及要求 1.掌握平面任意力系向一点简化的方法,会应用解析法求主矢和主矩,熟知平面任意力系简化的结果。 2.深入理解平面力系的平衡条件及平衡方程的三种形式。 3.能熟练地计算在平面任意力系作用下物体和物体系统的平衡问题。 4.正确理解静定与静不定的概念,会判断物体系统是否静定。 5.理解简单桁架的简化假设,掌握计算其杆件内力的节点法和截面法及其综合作用。 §3-1 平面一般力系向作用面内一点简化 教学重点:1.平面一般力系如何向作用面内一点简化 2. 主矢与主矩的概念 教学难点:对力的平移定理的理解和应用 教学内容: 首先对什么是平面一般力系进行分析。对于平面一般力系如何向其作用面内一点简化,从而引出力的平移定理。 1.力的平移定理 作用在刚体上的力可以向任意点平移,但必须附加一力偶,附加力偶的力偶矩等于原来的力对平移点(新作用点)的矩,它是一般力系向上点简化的依据。2.基本概念 1) 合力矢:汇交力系一般地合成为一合力,合力的作用线通过汇交点,合力矢等于力系的主矢。 2)主矢:平面力系各力的矢量和,即 3.应用力的的平移定理将平面一般力系向作用面内一点简化 用图形来进行讲解力系向一点简化的方法和结果。最终平面一般力系向一点简化可以得到两个简单的力系:平面汇交力系和平面力偶系。应用前两章学过的内容,这两个简单的力系还可以进一步简化成一个主矢和对简化中心的主矩。 结论:平面一般力系向作用面内任选一点O简化,可得到一个力和一个力偶,这个力等于该力系的主矢,作用线通过简化中心O,这个力偶的矩等于该力

系对于点O的主矩。 注意:主矢与简化中心无关;而主矩与简化中心有关,必须指明对于哪一点的主矩。 4.固定端约束 它是平面一般力系向作用面内一点简化的一个典型应用。可以将固定端支座的约束反力向作用平面内点A简化得到一个力和一力偶,这个力用两个未知分力来代替。 它限制了物体在平面内的转动,所以比铰支座多了一个给反力偶。 §3-2 平面一般力系简化结果与分析 教学重点:平面一般力系向作用面内一点简化的结果 教学难点:将一个力系向指定点简化的具体应用。 教学内容: 1.平面力系的简化步骤如下: 1)选取简化中心O:题目指定点或自选点(一般选在多个力交点上) 2) 建立直角坐标系Oxy 3) 求主矢 4) 求主矩:逆正顺负,画在图中 5) 简化结果讨论 2.平面力系的简化结果 一个力系的主矢与简化中心的选取无关;一般情况下,主矩与简化中心的选取有关。 平面一般力系向作用面内一点简化结果,有四种情况: 1) 简化为一个力偶的情形: 力系的主矢等于零,而力系对于简化中心的主矩不等于零。即: F R′=0,M o≠0 2) 简化为一合力的情形 力系向点O简化的结果为主矩等于零,主矢不等于零。即: F R′≠0,M o=0 3)若F R′≠0,M o≠0 平面力系与一力偶等效,此力偶为平面力系的合力偶,其力偶矩用主矩M o 度量,这时主矩与简化中心的选择无关。 原力系合成为作用点为O′的力F R,合力作用线在点O的哪一侧,由主矢和

工程力学(静力学部分)

工程力学作业(静力学) 班级 学号 姓名

静力学公理和物体的受力分析 一、是非题 1、在理论力学中只研究力的外效应。() 2、在平面任意力系中,若其力多边形自行闭合,则力系平衡。() 3、约束力的方向总是与约束所能阻止的被约束物体的运动方向一致的。() 4、共面三力若平衡,则该三力必汇交于一点。() 5、当刚体受三个不平行的力作用时,只要这三个力的作用线汇交于同一点,则该刚体一定处于平衡状态。() 二、选择题 1、在下述原理,法则、定理中,只适用于刚体的有_______________。 ①二力平衡原理;②力的平行四边形法则; ③加减平衡力系原理;④力的可传性原理; ⑤作用与反作用定理。 2、三力平衡汇交定理所给的条件是_______________。 ①汇交力系平衡的充要条件; ②平面汇交力系平衡的充要条件; ③不平行的三个力平衡的必要条件。

3、人拉车前进时,人拉车的力_______车拉人的力。 ①大于;②等于;③远大于。 三、填空题 1、作用在刚体上的两个力等效的条件是:___________________________。 2、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:____________________________________________ ______。 3、书P24,1-8题 4、画出下列各图中A、B两处反力的方向 (包括方位和指向)。 5、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 ____________________________________ ____,方向不能确定的约束有 ______________________________________ ___ (各写出两种约束)。

第三章-平面任意力系

第三章 平面任意力系 [习题3-1] x 轴与y 轴斜交成α角,如图3-23所示。设一力系在xy 平面内,对y 轴和x 轴上的A 、B 两点有0=∑iA M ,0=∑iB M ,且0=∑iy F ,0≠∑ix F 。已知a OA =,求B 点在x 轴上的位置。 解: 因为0==∑iA A M M ,但0≠∑ix F ,即0≠R F ,根据平面力系简化结果的讨论(2)可知,力系向A 点简化的结果是:R F 是原力系的合力,合力R F 的作用线通过简化中心A 。 又因为0==∑iB B M M ,但0≠∑ix F ,即0≠R F ,根据平面力系简化结果的讨论(2)可知,力系向B 点简化的结果是:R F 是原力系的合力,合力R F 的作用线通过简化中心B 。 一个力系的主矢量是一个常数,与简化中心的位置无关。 因此,合力R F 的作用线同时能过A 、B 两点。 又因为0==∑iy Ry F F ,所以合力R F 与y 轴垂直。即AB 与y 垂直。 由直角三角形OAB 可知,B 点离O 点的距离为: α cos a b =

[习题3-2] 如图3-24所示,一平面力系(在oxy 平面内)中的各力在x 轴上投影之代数和等于零,对A 、B 两点的主矩分别为m kN M A ?=12,m kN M B ?=15,A 、B 两点的坐标分别为(2,3)、(4,8),试求该力系的合力(坐标值的单位为m)。 解:由公式(3-5)可知: )(212R O O O F M M M += )(R B A B F M M M += )()(Ry B Rx B A B F M F M M M ++= 依题意0=Rx F ,故有: )(Ry B A B F M M M += )24(1215-?+=Ry F 32=Ry F )(5.1kN F Ry = kN F F Ry R 5.1== )(85 .112 m F M a R A === 故C 点的水平坐标为:m x 6-=。 [习题3--3] 某厂房排架的柱子,承受吊车传来的力F P =250kN,屋顶传来的力F Q =30kN,试将该两力向底面中心O 简化。图中长度单位是mm。

2第二章 力系的简化和平衡方程习题+答案

第二章力系的简化和平衡方程 一、填空题 1、在平面力系中,若各力的作用线全部,则称为平面汇交力系。 2、求多个汇交力的合力的几何法通常要采取连续运用力法则来求得。 3、求合力的力多边形法则是:将各分力矢首尾相接,形成一折线,连接其封闭边,这一从最先画的分力矢的始端指向最后面画的分力矢的的矢量,即为所求的合力矢。 4、平面汇交力系的合力作用线过力系的。 5、平面汇交力系平衡的几何条件为:力系中各力组成的力多边形。 6、平面汇交力系合成的结果是一个合力,这一个合力的作用线通过力系的汇交点,而合力的大小和方向等于力系各力的。 7、若平面汇交力系的力矢所构成的力多边形自行封闭,则表示该力系的等于零。 8、如果共面而不平行的三个力成平衡,则这三力必然要。 9、在平面直角坐标系内,将一个力可分解成为同一平面内的两个力,可见力的分力是量,而力在坐标轴上的投影是量。 10、合力在任一轴上的投影,等于各分力在轴上投影的代数和,这就是合力投影定理。 11、已知平面汇交力系合力R在直角坐标X、Y轴上的投影,利用合力R与轴所夹锐角a的正切来确定合力的方向,比用方向余弦更为简便,也即tg a= | Ry / Rx | 。 12、用解析法求解平衡问题时,只有当采用坐标系时,力沿某一坐标的分力的大小加上适当的正负号,才会等于该力在该轴上的投影。 13、当力与坐标轴垂直时,力在该坐标轴上的投影会值为;当力与坐标轴平行时,力在该坐标轴上的投影的值等于力的大小。 14、平面汇交力系的平衡方程是两个的方程,因此可以求解两个未知量。 15、一对等值、反向、不共线的平行力所组成的力系称为_____。 16、力偶中二力所在的平面称为______。 17、在力偶的作用面内,力偶对物体的作用效果应取决于组成力偶的反向平行力的大小、力偶臂的大小及力偶的______。 18、力偶无合力,力偶不能与一个_____等效,也不能用一个______来平衡. 19、多轴钻床在水平工件上钻孔时,工件水平面上受到的是_____系的作用。 20、作用于物体上并在同一平面内的许多力偶平衡的必要和充分条件是,各力偶的_____代数和为零。 21、作用于刚体上的力,可以平移到刚体上的任意点,但必须同时附加一力偶,此时力偶的_____等于_____对新的作用点的矩。 22、一个力不能与一个力偶等效,但是一个力却可能与另一个跟它_____的力加一个力偶等效。 23、平面任意力系向作用面内的任意一点(简化中心)简化,可得到一个力和一个力偶,这个力的力矢等于原力系中所有各力对简化中心的矩的_____和,称为原力系主矢;这个力偶的力偶矩等于原力系中各力对简化中心的矩的和,称为原力对简化中心的主矩。 24、平面任意力系向作用面内任一点(简化中心)简化后,所得的主矢与简化中心的位置____,而所得的主矩一般与简化中心的位置______。 25、平面任意力系向作用面内任一点和简化结果,是主矢不为零,而主矩不为零,说明力系无论向哪一点简化,力系均与一个_____等效。 26、平面任意力系向作用面内任一点简化结果,是主矢不为零,而主矩为零,说明力系与通过简化中心的一个______等效。 27、平面任意力系向作用面内任一点简化后,若主矢_____,主矩_____,则原力系必然是平衡力系。 28、平面任意力系向作用面内的一点简化后,得到一个力和一个力偶,若将其再进一步合成,则可得到一个_____。 29、平面任意力系只要不平衡,则它就可以简化为一个______或者简化为一个合力。 30、对物体的移动和转动都起限制作用的约束称为______约束,其约束反力可用一对正交分力和一个力偶来表示。 31、建立平面任意力系的二力矩式平衡方程应是:任取两点A、B为矩心列两个力矩方程,取一轴X轴为投影列一个投影方程,但A、B两点的连线应_____于X轴。

第三章_平面任意力系

第三章 平面任意力系 [习题3-1] x 轴与y 轴斜交成α角,如图3-23所示。设一力系在xy 平面内,对y 轴和x 轴上的A 、B 两点有0=∑iA M ,0=∑iB M ,且0=∑iy F ,0≠∑ix F 。已知a OA =,求B 点在x 轴上的位置。 解: 因为0==∑iA A M M ,但0≠∑ix F ,即0≠R F ,根据平面力系简化结果的讨论(2)可知,力系向A 点简化的结果是:R F 是原力系的合力,合力R F 的作用线通过简化中心A 。 又因为0==∑iB B M M ,但0≠∑ix F ,即0≠R F ,根据平面力系简化结果的讨论(2)可知,力系向B 点简化的结果是:R F 是原力系的合力,合力R F 的作用线通过简化中心B 。 一个力系的主矢量是一个常数,与简化中心的位置无关。 因此,合力R F 的作用线同时能过A 、B 两点。 又因为0==∑iy Ry F F ,所以合力R F 与y 轴垂直。即AB 与y 垂直。 由直角三角形OAB 可知,B 点离O 点的距离为: α cos a b =

[习题3-2] 如图3-24所示,一平面力系(在oxy 平面内)中的各力在x 轴上投影之代数和等于零,对A 、B 两点的主矩分别为m kN M A ?=12,m kN M B ?=15,A 、B 两点的坐标分别为(2,3)、(4,8),试求该力系的合力(坐标值的单位为m)。 解:由公式(3-5)可知: )(212R O O O F M M M += )(R B A B F M M M += )()(Ry B Rx B A B F M F M M M ++= 依题意0=Rx F ,故有: )(Ry B A B F M M M += )24(1215-?+=Ry F 32=Ry F )(5.1kN F Ry = kN F F Ry R 5.1== )(85 .112 m F M a R A === 故C 点的水平坐标为:m x 6-=。 [习题3--3] 某厂房排架的柱子,承受吊车传来的力F P =250kN,屋顶传来的力F Q =30kN,试将该两力向底面中心O 简化。图中长度单位是mm。

理论力学(3.7)--空间任意力系-思考题

第三章 空间力系 3-1 在正方体的顶角A 和B 处,分别作用力1F 和2F ,如图所示。求此两力在x ,y ,z 轴上的投影和对x ,y ,z 轴的矩。试将图中的力1F 和2F 向点O 简化,并用解析式计算其大小和方向。 3-2 图示正方体上A 点作用一个力F ,沿棱方向,问: (1)能否在B 点加一个不为零的力,使力系向A 点简化的主矩为零? (2)能否在B 点加一个不为零的力,使力系向B 点简化的主矩为零? (3)能否在B ,C 两处各加一个不为零的力,使力系平衡? (4)能否在B 处加一个力螺旋,使力系平衡? (5)能否在B ,C 两处各加一个力偶,使力系平衡? (6)能否在B 处加一个力,在C 处加一个力偶,使力系平衡?

3-3 图示为一边长为a的正方体,已知某力系向B点简化得到一合力,向C?点简化也得一合力。问: (1)力系向A点和'A点简化所得主矩是否相等? (2)力系向A点和'O点简化所得主矩是否相等? 3-4 在上题图中,已知空间力系向'B点简化得一主矢(其大小为F)及一主矩(大小、方向均未知),又已知该力系向A点简化为一合力,合力方向指向O点试: (1)用矢量的解析表达式给出力系向'B点简化的主矩; (2)用矢量的解析表达式给出力系向C点简化的主矢和主矩。

3-5 (1)空间力系中各力的作用线平行于某一固定平面;(2)空间力系中各力的作用线分别汇交于两个固定点。试分析这两种力系最多能有几个独立的平衡方程。 3-6 传动轴用两个止推轴承支持,每个轴承有三个未知力,共6个未知量。而空间任意力系的平衡方程恰好有6个,是否为静定问题? 3-7 空间任意力系总可以由两个力来平衡,为什么? 3-8 某一空间力系对不共线的三点主矩都为零,问此力系是否一定平衡? 3-9 空间任意力系向两个不同的点简化,试问下述情况是否可能? (1)主矢相等,主矩相等。 (2)主矢不相等,主矩相等。 (3)主矢相等,主矩不相等。 (4)主矢、主矩都不相等。 3-10 一均质等截面直杆的重心在哪里?若把它弯成半圆形,重心位置是否改变?

理论力学-平面力系

第二章平面力系 一、是非题 1.一个力在任意轴上投影的大小一定小于或等于该力的模,而沿该轴的分力的大小则可能大于该力的模。()2.力矩与力偶矩的单位相同,常用的单位为牛·米,千牛·米等。()3.只要两个力大小相等、方向相反,该两力就组成一力偶。()4.同一个平面内的两个力偶,只要它们的力偶矩相等,这两个力偶就一定等效。()5.只要平面力偶的力偶矩保持不变,可将力偶的力和臂作相应的改变,而不影响其对刚体的效应。()6.作用在刚体上的一个力,可以从原来的作用位置平行移动到该刚体内任意指定点,但必须附加一个力偶,附加力偶的矩等于原力对指定点的矩。()7.某一平面力系,如其力多边形不封闭,则该力系一定有合力,合力作用线与简化中心的位置无关。()8.平面任意力系,只要主矢≠0,最后必可简化为一合力。()9.平面力系向某点简化之主矢为零,主矩不为零。则此力系可合成为一个合力偶,且此力系向任一点简化之主矩与简化中心的位置无关。()10.若平面力系对一点的主矩为零,则此力系不可能合成为一个合力。()11.当平面力系的主矢为零时,其主矩一定与简化中心的位置无关。()12.在平面任意力系中,若其力多边形自行闭合,则力系平衡。() 二、选择题 1.将大小为100N的力F沿x、y方向分解,若F在 x轴上的投影为86.6N,而沿x方向的分力的大小为 115.47N,则F在y轴上的投影为。 ①0; ②50N; ③70.7N; ④86.6N; ⑤100N。 2.已知力的大小为=100N,若将沿图示x、 y方向分解,则x向分力的大小为N,y向分力 的大小为N。 ①86.6; ②70.0; ③136.6; ④25.9; ⑤96.6; 3.已知杆AB长2m,C是其中点。分别受图示 四个力系作用,则和是等效力系。 ①图(a)所示的力系;

理论力学第三章空间力系习题解答

习 题 3-1 在边长为a 的正六面体上作用有三个力,如图3-26所示,已知:F 1=6kN ,F 2=2kN ,F 3=4kN 。试求各力在三个坐标轴上的投影。 图3-26 kN 60 1111====F F F F z y x 0kN 245cos kN 245cos 2222== ?=-=?-=z y x F F F F F kN 3 3 433kN 3 3 433kN 3 34333 33 33 3==-=-===F F F F F F z y x 3-2 如图3-27所示,已知六面体尺寸为400 mm ×300 mm ×300mm ,正面有力F 1=100N ,中间有力F 2=200N ,顶面有力偶M =20N ·m 作用。试求各力及力偶对z 轴之矩的和。 图3-27 203.034 44.045cos 2 1-?+??-=∑F F M z m N 125.72034 240220?-=-+ -= 3-3如图3-28所示,水平轮上A 点作用一力F =1kN ,方向与轮面成a=60°的角,且在过A 点与轮缘相切的铅垂面内,而点A 与轮心O '的连线与通过O '点平行于y 轴的直线成b=45°角, h =r=1m 。试求力F 在三个坐标轴上的投影和对三个坐标轴之矩。 图3-28 N 354N 225045sin 60cos 1000sin cos ==????==βαF F x N 354N 225045sin 60cos 1000cos cos -=-=????-=-=βαF F y

N 866350060sin 1000sin -=-=??-=-=αF F z m N 25845cos 18661354cos ||||)(?-=???-?=?-?=βr F h F M z y x F m N 96645sin 18661354sin ||||)(?=???+?=?+?=βr F h F M z x y F m N 500160cos 1000cos )(?-=???-=?-=r F M z αF 3-4 曲拐手柄如图3-29所示,已知作用于手柄上的力 F =100N ,AB =100mm ,BC =400mm ,CD =200mm ,a=30°。试求力F 对 x 、y 、z 轴之矩。 图3-29 N 2530sin 100sin sin 2=??==ααF F x N 3.43N 32530cos 30sin 100cos sin -=-=????-=-=ααF F y N 6.8635030cos 10030cos -=-=??-=?-=F F z 3 .03504.0325)(||||)(?-?-=+?-?-=CD AB F BC F M z y x F m N 3.43325?-=-= m N 104.025||)(?-=?-=?-=BC F M x y F m N 5.73.025)(||)(?-=?-=+?-=CD AB F M x z F 3-5 长方体的顶角A 和B 分别作用力F 1和F 2,如图3-30所示,已知:F 1=500N ,F 2=700N 。试求该力系向O 点简化的主矢和主矩。 图3-30 N 4.82114100520014 25 221R -=--=? -?-='F F F x N 2.561141501432R -=-=?-='F F y N 7.4101450510014 15 1 21R =+=? +?='F F F z N 3.10767.410)2.561()4.821(222R =+-+-='F

ll第三章平面力系

第三章 平面力系 一、填空题 1.力F 作用线向O 点平移时,为不改变它对刚体的作用效果,这时应该 附加一力偶,该力偶的矩等于力F 对O 点的矩。 2.平面任意力系向其作用平面内不同两点简化,所得主矢的关系是相同,所得主矩的关系是力系对新简化中心的主矩等于原力系对原简化中心的主矩加上作用于原简化中心的主矢对新简化中心的矩。 3.平面任意力系平衡方程的二矩式应满足的附加条件是两矩心的连线不垂直于投影轴。 二、选择题 1.一平面任意力系向点A 简化后,得到如图所示的主矢和主矩,则该力系的最后合成结果应是(A ) (A ) 作用在点A 左边的一个合力 (B ) 作用在点A 右边的一个合力 (C ) 作用在点A 的一个合力 (D ) 一个合力偶 2.在刚体同一平面内A ,B ,C 三点上分别作用1F ,2F ,3F 三个力,并构成封闭三角形,如图所示,此力系是属于什么情况(C ) (A ) 力系平衡 (B ) 力系简化为合力 (C ) 力系可简化为合力偶 (D ) 无法判断 3.均质杆长为l ,重为W ,在D 处用一绳将杆吊于光滑槽内,则 图 图 图

槽壁在A ,B 处对杆产生的反力A F ,B F 有关系(D ) (A ) A B F F > (B ) A B F F < (C ) 0A B F F == (D ) 0A B F F =≠ 三、计算题 1.试求图中力P 对点O 的矩,已知60a cm =,20b cm =,3r cm =,400P N =。 解:(a )()4000.6240O M Pa N m ==?=?P (b )o 1 ()sin304000.61202 O M P a N m =-?=-??=-?P (c )o o o ()cos20cos204000.03cos2011.3O M P r Pr N m =-?=-=-?=-?P (d )o o 1()sin30cos304000.64000.250.722O M P a P b N m =?-?= ??-?=?P (e )o o 1()cos60sin 604000.64000.2189.32O M P a P b N m =?+?=??+?=?P 2.如图所示,在边长2a m =的正方形平板OABC 的A ,B ,C 三点上作用四个力:13F kN =, 25F kN =,3 F 图 (a (b (c (d (e A C a 4F A C a 4F R

第二章-2 平面任意力系

第二章-2 平面任意力系 一、判别题(正确和是用√,错误和否×,填入括号内。) 3-1 力系的主矢量是力系的合力。(×) 3-2 若一平面力系向A,B两点简化的结果相同,则其主矢为零主矩必定不为零。 (×) 3-3 首尾相接构成一封闭力多边形的平面力系是平衡力系。(√) 3-4 力系的主矢和主矩都与简化中心的位置有关。(×) 3-5 当力系简化为合力偶时,主矩与简化中心的位置无关。(√) 3-6 平面一般力系,若力多边形中诸力矢首尾相接,自行闭合,则其合力为零。(×)3-7 任何物体系统平衡的充要条件是:作用于该物体系统上所有外力的主矢量F R = 0和主矩M = 0。(×) 3-8 当某平面一般力系的主矢F R = ∑F1 =0时,则该力系一定有合力偶。(×) 3-9 当平面一般力系向某一点简化为合力偶时,如果向另一点简化,则其结果是一样的。(√) 3-10 平面任意力系平衡的必要与充分条件是:力系的合力等于零。(×) 3-11 作用于刚体的平面一般力系的主矢是个自由矢量,而该力系的合力(若有合力)是滑动矢量,但这两个矢量等值、同向。(×) 3-12 只要力系的合力等于零,该力系就是平衡力系,(×) 3-13 只要力系是平衡的,它的合力一定等于零。(√) 3-14 在一般情况下主矢F R与简化中心的选择无关,主矩M O与简化中心的选择有关。(√) 3-15 某一平面力系,如其力多边形不封闭,则该力系一定有合力,合力作用线与简化位置无关。(√) 3-16 某一平面力系,向A、B两点简化的结果有可能相同,而且主矢、主矩的不为零。(√) 3-17 某平面任意力系向A点简化的主矢为零,而向另一点B简化的主矩为零,则该力系一定是平衡力系。(√) 3-18 若某平面任意力系向其作用面内任一点简化,如果主矩恒等于零,则力系一定是平衡。(√) 3-19 对于任何一个平面力系总可以用一个力和一个力偶来平衡。(×) 3-20 在同一刚体上同一平面内的A、B、C、D点分别作用有力F1、F2、F3、F4,则矢量

第三章_平面任意力系..

由直角三角形OAB 可知,B 点离0点的距离为: a - COSPt 第三章平面任意力系 [习题3-1] x 轴与y 轴斜交成a 角,如图3-23所示。设一力系在xy 平面内,对y 轴和x 轴上的A 、B 两点有送M jA =0,送M jB = 0 ,且送F iy =0, 2 F i ^ 0。 已知0A = a ,求B 点在x 轴上的位置。 解: 因为M A =2 M iA =0,但S F ix H 0 ,即卩F^Q ,根据平面力系简化结果的 讨论(2)可知,力系向A 点简化的结果是:F R 是原力系的合力,合力F R 的作 用线通过简化中心A 。 又因为M B =S M iB=0,但送F ix^O ,即卩F R HQ ,根据平面力系简化结果 的讨论(2)可知,力系向B 点简化的结果是:F R 是原力系的合力,合力F R 的 作用线通过简化中心B 0 一个力系的主矢量是一个常数,与简化中心的位置无关。 因此,合力F R 的作用线同时能过A 、B 两点。 又因为F Ry =5: F iy =0,所以合力F R 与y 轴垂直。 即AB 与y 垂直。 图 3-23

500 [习题3-2]如图3-24所示,一平面力系(在oxy 平面内)中的各力在X 轴上投影之 代数 和等于零,对A 、B 两点的主矩分别为 M A =12kN .m, M B =15kN ”m,A 、B 两 点的坐标分别为(2, 3)、(4, 8),试求该力系的合力(坐标值的单位为m )。 解:由公式(3-5)可知: M O2 =M O1 中 M O2(F R ) M B =M A +M B (F R ) F R M B =M A +M B (F RX )+ M B (F Ry ) 依题意F RX =0,故有: k*---- C(-6,3) a =8m M B =M A +M B (F Ry ) 15 =12+F Ry>q 4-2) 2F Ry =3 F Ry =1.5(kN) F R =F Ry =1.5kN F R 1.5 故C 点的水平坐标为:X = -6m 。 F R A M B 厂、 F R . M A !' F A (2,3) I 题3-24图 [习题3--3]某厂房排架的柱子,承受吊车传来的力 F P = 250 kN,屋顶传来的力F Q = 30kN ,试将该两力向底面中心O 150150 F Q |H ^ n “ B(4,8 ) F P 简化。图中长度单位是mm 。 200 题3-25图

第三章:平面任意力系

第三章 平面任意力系 一、要求 1、 掌握平面任意力系向一点简化的方法。会应用解析法求主矢和主矩。熟知平面任意力 系简化的结果。 2、 深入理解平面任意力系的平衡条件及平衡方程的三种形式。 3、 能熟练地计算在平面任意力系作用下物体和物体系的平衡问题。 4、理解简单桁架的简化假设,掌握计算其杆件内力的节点法和截面法。 二、重点、难点 1、 本章重点:平面任意力系向作用面内任一点的简化,力系的简化结果。平面任意力系 平衡的解析条件,平衡方程的各种形式。物体及物体系平衡问题的解法。 2、 本章难点:主矢与主矩的概念。物体系的平衡问题。 三、学习指导 1、 力的平移定理,是力系向一点简化的理论基础。一个力平移后,它对物体的作用效果 发生了改变,要想保持原来力的作用效果,必须附加一个力偶。 2、 平面任意力系向一点简化的方法:平面任意力系向一点简化,是依据力的平移定理, 将作用在物体上的各力向任一点(称为简化中心)平移,得到作用在简化中心的一个平面汇交力系和平面力偶系(附加力偶系)。两个力系合在一起与原力系等效。这样,一个复杂的力系就分解成了两个简单的力系。然后,分别求平面汇交力系的合力和平面力偶系的合力偶,则原力系由作用在简化中心的一个力和一个力偶所代替,该力的大小和方向等于力系的主矢,该力偶的力偶矩等于力系的主矩。于是,平面任意力系的简化就成了计算力系的主矢和主矩的问题。 3、 主矢和主矩:平面任意力系中,各力的矢量和称为力系的主矢,即 ∑== n i i F R 1 平面任意力系中,各力对于简化中心的力矩的代数和称为力系的主矩,即

)(1 i n i o O F m M ∑== 关于主矢和主矩,需要弄清楚以下几点:(1)主矢不是力,主矩不是力偶。主矢和主矩是描述平面任意力系对物体作用效果的量。(2)主矢是自由矢量,只有大小和方向,描述平面任意力系使物体平动的作用效果。平面任意力系的主矩是代数量,只有大小和正负,描述平面任意力系使物体绕O 点转动的作用效果。(3)主矢与简化中心的选择无关。从这个意义上讲,主矢是力系的一个不变量。主矩与简化中心的选择有关。这说明附加力偶随简化中心而改变。因此,对于力系的主矩,必须指出它是力系对于哪一点的主矩。 4、 平衡条件和平衡方程 (1)平衡条件:平面任意力系平衡的必要和充分条件是力系的主矢和对任一点O 的主矩都等于零,即0'=R ,0=o M 。所谓平衡的必要条件是:如果物体平衡,则平面任意力系的'R 和o M 都等于零。用反证法证明,因为,假如0'≠R ,平面任意力系必能简化为一合力,则物体不能平衡;又若0≠o M 、0'=R ,平面任意力系简化为一合力偶,物体也不平衡。因此,'R 和o M 都等于零是平面任意力系平衡的必要条件。所谓平衡的充分条件是:如果平面任意力系的'R 和o M 都等于零,则物体平衡。因为平面任意力系向一点简化只有三种可能的结果:合力、合力偶、平衡。0'=R ,0=o M 说明力系既不能简化为一个合力,也不能简化为一个合力偶,故物体必定平衡。因此,'R 和o M 都等于零是平面任意力系平衡的必要和充分条件。y (2)平衡方程:三种形式的平衡方程是平面任意力系平衡条件的解析表达式。见下表:

(完整版)第二章习题答案

第二章力系的平衡方程及其应用练习题 一、选择题 1.将大小为100N的力F沿x、y方向分解,若F在x 轴上的投影为86.6N,而沿x方向的分力的大小为115.47N, 则F在y轴上的投影为 1 。 ① 0;② 50N;③ 70.7N;④ 86.6N;⑤ 100N。 2.已知力F的大小为F=100N,若将F沿图示x、y 方向分解,则x向分力的大小为 3 N,y向分力的大 小为 2 N。 ① 86.6;② 70.0;③ 136.6;④ 25.9;⑤ 96.6; 3.已知杆AB长2m,C是其中点。分别受图示四个力系 作用,则 3 和 4 是等效力系。 ①图(a)所示的力系;②图(b)所示的力系; ③图(c)所示的力系;④图(d)所示的力系。 4.某平面任意力系向O点简化,得到如图所示的一个力 R 和一个力偶矩为Mo的力偶,则该力系的最后合成结果为 3 。 ①作用在O点的一个合力; ②合力偶; ③作用在O点左边某点的一个合力; ④作用在O点右边某点的一个合力。 5.图示三铰刚架受力F作用,则A支座反力的大小 为 2 ,B支座反力的大小为 2 。 ① F/2;② F/2;③ F; ④2F;⑤ 2F。 6.图示结构受力P作用,杆重不计,则A支座约束力的大 小为 2 。 ① P/2;②3/ 3P;③ P;④ O。

7.曲杆重不计,其上作用一力偶矩为M 的力偶,则图(a )中B 点的反力比图(b )中的反力 2 。 ① 大;② 小 ;③ 相同。 8.平面系统受力偶矩为M=10KN.m 的力偶作用。当力偶M 作用于AC 杆时,A 支座反力的大小为 4 ,B 支座反力的大小为 4 ;当 力偶M 作用于BC 杆时,A 支座反力的大小为 2 ,B 支座反力的大小为 2 。 ① 4KN ;② 5KN ; ③ 8KN ;④ 10KN 。 9.汇交于O 点的平面汇交力系,其平衡方程式可表示为二 力矩形式。即0)(,0)(=∑=∑i B i A m m F F ,但必须 2 。 ① A 、B 两点中有一点与O 点重合; ② 点O 不在A 、B 两点的连线上; ③ 点O 应在A 、B 两点的连线上; ④ 不存在二力矩形式,∑X=0,∑Y=0是唯一的。 10.图示两个作用在三角板上的平面汇交力系(图(a )汇交于三角形板中心,图(b )汇交于三角形板底边中点)。如果各力大小均不等于零,则 图(a )所示力系 1 , 图(b )所示力系 2 。 ① 可能平衡;② 一定不平衡; ③ 一定平衡;④不能确定。

理论力学-平面力系

理论力学-平面力系 第二章平面力系 一、是非题 1.一个力在任意轴上投影的大小一定小于或等于该力的模,而沿该轴的分力的大小 则可能大于该力的模。() 2.力矩与力偶矩的单位相同,常用的单位为牛·米,千牛·米等。() 3.只要两个力大小相等、方向相反,该两力就组成一力偶。() 4.同一个平面内的两个力偶,只要它们的力偶矩相等,这两个力偶就一定等效。() 5.只要平面力偶的力偶矩保持不变,可将力偶的力和臂作相应的改变,而不影响其 对刚体的效应。() 6.作用在刚体上的一个力,可以从原来的作用位置平行移动到该刚体内任意指定点,但必须附加一个力偶,附加力偶的矩等于原力对指定点的矩。() 7.某一平面力系,如其力多边形不封闭,则该力系一定有合力,合力作用线与简化 中心的位置无关。() 8.平面任意力系,只要主矢≠0,最后必可简化为一合力。() 9.平面力系向某点简化之主矢为零,主矩不为零。则此力系可合成为一个合力偶, 且此力系向任一点简化之主矩与简化中心的位置无关。() 10.若平面力系对一点的主矩为零,则此力系不可能合成为一个合力。() 11.当平面力系的主矢为零时,其主矩一定与简化中心的位置无关。() 12.在平面任意力系中,若其力多边形自行闭合,则力系平衡。() 二、选择题 1.将大小为100N的力F沿x、y方向分解,若F在 x轴上的投影为86.6N,而沿x方向的分力的大小为 115.47N,则F在y轴上的投影为 ① 0; ② 50N;

③ 70.7N; ④ 86.6N; ⑤ 100N。 2.已知力的大小为=100N,若将沿图示x、 y方向分解,则x向分力的大小为,y向分力 的大小为 N。 ① 86.6; ② 70.0; ③ 136.6; ④ 25.9; ⑤ 96.6; 3.已知杆AB长2m,C是其中点。分别受图示 四个力系作用,则和是等效力系。 ① 图(a)所示的力系; ② 图(b)所示的力系; ③ 图(c)所示的力系; ④ 图(d)所示的力系。 4.某平面任意力系向O点简化,得到如图所示的一个力R 和一个力偶矩为Mo的力偶,则该力系的最后合成结果为。 ① 作用在O点的一个合力; ② 合力偶; ③ 作用在O点左边某点的一个合力; ④ 作用在O点右边某点的一个合力。 5.图示三铰刚架受力作用,则A支座反力的大 小为,B支座反力的大小

第三章:平面任意力系

第三章 平面任意力系 一、要求 1、掌握平面任意力系向一点简化的方法。会应用解析法求主矢和主矩。熟知平面任意力系简化的结果。 2、深入理解平面任意力系的平衡条件及平衡方程的三种形式。 3、能熟练地计算在平面任意力系作用下物体和物体系的平衡问题。 4、理解简单桁架的简化假设,掌握计算其杆件内力的节点法和截面法。 二、重点、难点 1、本章重点:平面任意力系向作用面内任一点的简化,力系的简化结果。平面任意力系平衡的解析条件,平衡方程的各种形式。物体及物体系平衡问题的解法。 2、本章难点:主矢与主矩的概念。物体系的平衡问题。 三、学习指导 1、力的平移定理,是力系向一点简化的理论基础。一个力平移后,它对物体的作用效果发生了改变,要想保持原来力的作用效果,必须附加一个力偶。 2、平面任意力系向一点简化的方法:平面任意力系向一点简化,是依据力的平移定理,将作用在物体上的各力向任一点(称为简化中心)平移,得到作用在简化中心的一个平面汇交力系和平面力偶系(附加力偶系)。两个力系合在一起与原力系等效。这样,一个复杂的力系就分解成了两个简单的力系。然后,分别求平

面汇交力系的合力和平面力偶系的合力偶,则原力系由作用在简化中心的一个力和一个力偶所代替,该力的大小和方向等于力系的主矢,该力偶的力偶矩等于力系的主矩。于是,平面任意力系的简化就成了计算力系的主矢和主矩的问题。 3、主矢和主矩:平面任意力系中,各力的矢量和称为力系的主矢,即 平面任意力系中,各力对于简化中心的力矩的代数和称为力系的主矩,即 关于主矢和主矩,需要弄清楚以下几点:(1)主矢不是力,主矩不是力偶。主矢和主矩是描述平面任意力系对物体作用效果的量。(2)主矢是自由矢量,只有大小和方向,描述平面任意力系使物体平动的作用效果。平面任意力系的主矩是代数量,只有大小和正负,描述平面任意力系使物体绕 点转动的作用效果。(3)主矢与简化中心的选择无关。从这个意义上讲,主矢是力系的一个不变量。主矩与简化中心的选择有关。这说明附加力偶随简化中心而改变。因此,对于力系的主矩,必须指出它是力系对于哪一点的主矩。 4、平衡条件和平衡方程 (1)平衡条件:平面任意力系平衡的必要和充分条件是力系的主矢和对任一点 的主矩都等于零,即 , 。所谓平衡的必要条件是:如果物体平衡,则平面任意力系的 和

第三章 平面任意力系

第三章 平面任意力系 一、目的要求 1.掌握平面任意力系向一点简化的方法,会应用解析法求主矢和主矩,熟知平面任意力系简化的结果。 2.深入理解平面力系的平衡条件及平衡方程的三种形式。 3.能熟练地计算在平面任意力系作用下单个刚体和物体系统平衡问题。 4.正确理解静定与静不定的概念,会判断物体系统是否静定。 5.理解简单桁架的简化假设,掌握计算其杆件内力的节点法和截面法及其综合作用。 二、基本内容 1.力的平移定理:可以把作用在刚体上点A 的力F 平行移到任一点B ,但必须同时附加一个力偶,这个附加力偶矩等于原来的力F 对新作用点B 的矩。 2.平面力系的简化 步骤如下: ①选取简化中心O :题目指定点或自选点(一般选在多个力交点上) ②建立直角坐标系Oxy ③主矢:平面力系各力的矢量和,即 ∑∑∑===+==n i n i n i i R Y X 111'j i F F 其中 ?????∑∑=∑+∑=??????∑=∑=X Y Y X Y X R Ry Rx αtan :)()(:2 2'''方向大小F F F 其中α为F R 与x 轴所夹锐角,所在象限由ΣX 、ΣY 符号确定,并画在简化中心O 上。 主矩:平面力系中各力对于任选简化中心之矩的代数和,即 11()()n n o o i i i i i i i M M x Y y X ====-∑∑F 一个力系的主矢与简化中心的选取无关;一般情况下,主矩与简化中心的选

取有关。 ④简化结果讨论 a. 若0 ,0'≠=o R M F :平面力系与一力偶等效,此力偶为平面力系的合力偶,其力偶矩用主矩M o 度量,这时主矩与简化中心的选择无关。 b. 若0 ,0'=≠o R M F :平面力系等效于作用线过简化中心的一个合力F R ,且有F R =F 'R 。 c. 若0 ,0'≠≠o R M F :平面力系简化结果为一合力F R ,其大小、方向与主 矢相同,作用线在距简化中心O 为 'R o F M d = 处。 d. 0 ,0'==o R M F ,则该力系为平衡力系。 3.平面力系的平衡条件和平衡方程 平面力系平衡的充分必要条件是该力系的主矢和对作用面内任意一点的主矩同时为零。其解析表达式有三种形式,称为平衡方程。 1)基本形式 ?????=∑=∑=∑0)(0 00F M Y X 2)二矩式 ?????=∑=∑=∑0)(0 )(0F F B A M M X 附加条件为:A 、B 两点连线不垂直于x 轴 3)三矩式 ?????=∑=∑=∑0)(0 )(0)(F F F C B A M M M 附加条件为:A 、B 、C 三点不共线 特殊力系的平衡方程 1)共线力系:0=∑i F 2)平面汇交力系:???=∑=∑00Y X

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