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1、南京理工大學力學競賽樣題
一、絆馬索
古代戰(zhàn)爭中，絆馬索常用于攔截敵方的騎兵隊伍。下圖為一隱蔽在樹林中的繩索，兩端系于樹根部。當敵方的騎兵向絆馬索的中部沖殺過來時，坐騎可能會被絆倒。若設繩索的彈性模量為，強度極限為，系于兩樹之間的長度為，橫截面積為。試問：
（1）本問題與力學中的什么內(nèi)容有關系？
（2）繩子中部的變形量與沖擊力的關系？
（3）若繩索的初始張力為，坐騎與士兵的總質(zhì)量為。試問，要想沖斷繩索，騎兵的極限速度至少為多少？
F
解：
（1） 沖擊問題，強度問題
F
L/2
（2）
2、
，=，（ ，）
=，得到
（3）能量守恒
，
，
故極限速度
二、木橋加固
某大學生暑假回家，看到村邊小溪原來的的獨木橋已斷，但沒有架新橋，甚是迷惑，就去問村長是什么原因。村長說，“原先的橋板因為年久，已經(jīng)有腐爛，雖然每次規(guī)定只能一人一擔過橋，可上個月有人過橋時，不慎橋斷人落水?，F(xiàn)在村里還有三塊長度和寬度一樣的木板，可是厚度都只有原先的2/5，有兩塊的木質(zhì)和原先的一樣，可是另一塊卻差了些，所以不敢用，故把橋封了。你現(xiàn)在回來了，在大學可能也學了不少知識，看看咋辦？”
該學生覺得這是自己應該為村里做的事，他到附近的工廠對原板和差板的樣品進行了測試。測試結
3、果為：原板的彈性模量為；差板的彈性模量為，強度為原板的4/5。然后他進行了設計，將三塊板膠接，打上足夠密集的連接釘，并提出兩套設計方案。第一套方案是將差板放在最下層，第二套方案是將差板夾在中間，試問：
⑴本問題與力學中的什么內(nèi)容有關系？
⑵定性分析哪種方案更合理？
⑶第二套方案是否可行？
圖1 木橋加固圖
解：
（1） 彎曲強度
（2） 兩種方案的差別在于差板放置的位置，根據(jù)彎曲強度理論中應將高強度材料放在遠離中性軸位置的原則，故第二種方案比第一種方案更合理。
（3）第二種方案：
平面假設滿足時，內(nèi)力平衡方程，得
設木板寬度
4、為b，則第二種方案有：
=++
則
第二種情況的最大應力為，即第二種方案最大應力為原來的84%，故第二種方案可行。
三、飛鳥棲木
質(zhì)量為m的鳥以與圓木垂直的水平速度v0站到了圓木的一頭。圓木的質(zhì)量為M，長度為l，位于結了冰的湖面上。。
（1） 若要求圓木的運動規(guī)律，將使用什么力學原理？
（2） 鳥與圓木一起運動時，圓木的質(zhì)心速度是多少？
（3） 鳥與圓木一起運動時，圓木運動的角速度是多少？
C
ω
G
解：
5、
（1）動量守恒，動量矩守恒，
（2）動量矩守恒，
，，
（3）動量守恒，，圓木質(zhì)心G速度
四、擺鐘調(diào)準
某人在新加坡購買一高檔精密掛鐘，帶回北京后發(fā)覺時間不準了，經(jīng)過鐘表店仔細檢查，發(fā)現(xiàn)無任何質(zhì)量問題，十分迷惑。后經(jīng)多方打聽，終于找到一鐘表專家將其。問：
（1）該問題涉及何力學原理？
（2）在北京該掛鐘每天與標準時間相差多少秒？（已知：新加坡緯度為，北京緯度為，地球半徑為6370km，南北兩極處重力加速度）
（3）如何調(diào)整擺錘的位置？設擺錘與擺桿質(zhì)量相同，分別視為均質(zhì)圓盤與均質(zhì)細桿，擺桿長為0.3m，擺錘半徑為0.05m，擺錘可沿擺桿滑動。
解：
1） 非慣性參考系中質(zhì)點動力學，振動。
2） 為當?shù)鼐暥?，為當?shù)乇碛^加速度。
每天比標準時間慢228.9秒。
3） 擺錘沿擺桿上移約2mm。
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全國周培源力學競賽南京理工大學大學生力學競賽模擬試題（有答案）
