final exam question static

7/29/2019 Final Exam Question Static

1/13

SULIT (CONFIDENTIAL)


PEPERIKSAAN AKHIR SEMESTER IFINAL EXAMINATION SEMESTER I

SESI 2012/2013SESSION2012/2013

KOD KURSUS : SKKK1013COURSE CODE SKKK1013

KURSUS : STATIKCOURSE STATICS

PROGRAM : SKKPROGRAMME SKK

MASA : 0900 PAGI 1200 TENGAH HARI (3 JAM)TIME 0900A.M 1200 P.M (3 HOURS)

TARIKH : 14 JANUARI 2013 (ISNIN)DATE 14THJANUARY 2013 (MONDAY)

ARAHAN KEPADA CALON (INSTRUCTIONS TO STUDENT) :

1. Jawab SEMUA soalan.Answer ALL questions.

2. Mulakan jawapan untuk setiap soalan pada mukasurat yang baru.

Begin the answer to each question on a new page.

CLOSED BOOK

DILARANG MENIRU SEMASA PEPERIKSAANCOPYING IS PROHIBITED DURING EXAMINATION

________________________________________________________________________________KERTAS SOALAN INI TERDIRI DARIPADA 13 MUKA SURATBERCETAK

TERMASUK MUKA SURAT INI

THIS EXAMINATION PAPER CONSISTS OF 13 PRINTED PAGES INCLUSIVE OF THIS PAGE

FakultiKejuruteraan Kimia


2/13


2

Question 1 (10 marks)

C01

a b

8 2

The two spring system BAC is shown at left (Figure 1a) below in its original, unstretched

position. After a force, F, is applied at some angle, , the stretched position is shown at right

(Figure 1b). Determine

a) The angle, (8 marks)

b) The magnitude of the force, F. (2 marks)

Figure 1


CO2 C03

a b

8 2

a) Determine the force exerted by the cable at B and the reactions at support A necessary for

equilibrium of the member ABC (Figure 2). (8 marks)

b) Draw a final picture of member ABC with forces correctly labeled and oriented.

(2 marks)

2 m

2 m

2 mkAB = 10 N/m

kAB = 20 N/m

A

B

C

B

A

C

F

(a) (b)

2 m

2 m


3/13


3

Figure 2


C05

a b

14 6

a) The truss shown in Figure 3 is made from seven members, each having a mass per unit

length of 6 kg/m. Determine the position

(x, y) of the center of mass. Neglect the mass

of the gusset plates at the joints. Hint: treat as centroid of a line. (14 marks)

b) If the truss is supported by a pin at A and a roller at C, calculate the support reactions.

(6 marks)

Figure 3


4/13


4


C05

a b

10 10

a) The storage tank shown in Figure 4 is fabricated from thin steel plate. If one liter of

paint can cover 3m2 of the tanks surface, determine how many liters of paint are

needed to cover the total outside surface area of the tank. (10 marks)

b) Determine the total volume of the storage tank shown in Figure 4. (10 marks)

Note: Please solve these questions (4(a) and 4(b)) using the theorem of Pappus-

Guldinus.

Figure 4


C0420

Consider the truss system in Figure 5 below. All members are subjected to a force not

exceeding 2.0 kN tensile force or 1.5 kN compressive force. Analyze the system to determine

the maximum force P that can be applied to the truss system. Show that all members satisfy

the condition. Identify if there is a possible of zero-force member. (20 marks)


5/13


5

Figure 5


CO6

a b

10 10

a. A roll of paper has a uniform weight of 3 N and is suspended from the wire hanger so

that it rests against the wall (Figure 6a). If the hanger has a negligible weight and the

bearing at O can be considered frictionless, determine the minimum force P needed to

start turning the roll if angle = 30. The coefficient of static friction between the wall

and the paper is s = 0.25. (10 marks)

Figure 6a

b. The two stone blocks (Figure 6b) have weights of WA = 2.5 kN and WB = 0.75 kN.

Evaluate the system and determine the smallest horizontal force P that must be applied

to block A in order to move this block. The coefficient of static friction between the

blocks is s = 0.3, between the floor and each blocksf = 0.5 and between the block B

P P

DCBA

F E

3 m

3 m 3 m 3 m


6/13


6

and wall is sw = 0.2. (Hint: Draw the free-body diagram before solving the question).

(10 marks)

Figure 6b

45

AB P


7/13


7

Soalan 1 (10 markah)

C01

a b

8 2

Dalam Rajah 1a, dua sistem spring BA dan AC menunjukkan kedudukan asal spring iaitu

sebelum diregangkan. Selepas daya, F dikenakan pada sudut, , kedudukan asal spring berubah

dan menjadi regang seperti yang ditunjukkan pada Rajah 1b.Tentukan

a) Sudut, apabila daya, F di kenakan pada spring di kedudukan A. (8 markah)

b) Magnitud daya, F. (2 markah)

Rajah 1


CO2 C03

a b

8 2

a) Tentukan daya yang dikenakan oleh kabel di B dan daya tindak balas pada sokongan A

yang diperlukan oleh anggota ABC untuk berada dalam kedudukan keseimbangan

(Rajah 2). (8 markah)

b) Seterusnya, lukiskan gambar akhir anggota ABC dengan kesemua daya dan arah yang

mana ia perlu dilabelkan dengan betul. (2 markah)

2 m

2 m

2 mkAB = 10 N/m

kAB = 20 N/m

A

B

C

B

A

C

F

(a) (b)

2 m

2 m


8/13


8

Rajah 2


C05

a b

14 6

a) Kerangka dalam Rajah 3 terdiri daripada tujuh anggota yang setiap satunya

mempunyai jisim per unit panjang 6 kg/m. Tentukan kedudukan pusat jisim kerangka

(x, y). Abaikan jisim plet penyambung. Petunjuk: anggap seperti sentroid garisan.

(14 markah)

b) Jika kerangka mempunyai sokongan pin pada A dan sokongan bebola pada C, tentukan

daya-daya tindakbalas tersebut. (2 markah)

Rajah 3


9/13


9


C05

a b

10 10

a) Tangki penyimpanan yang ditunjukkan dalam Rajah 4 diperbuat daripada kepingan

keluli nipis. Jika satu liter cat dapat meliputi permukaan seluas 3m2, tentukan berapa

liter cat yang diperlukan untuk mengecat keseluruhan permukaan luar tangki tersebut.

(10 markah)

b) Tentukan isipadu keseluruhan tangki penyimpanan dalam Rajah 4. (10 markah)

Perhatian: Sila selesaikan soalan 4(a) dan 4(b) dengan menggunakan teori Pappus-

Guldinus.

Rajah 4


C04

20

Perhatikan system kerangka dalam Rajah 5 di bawah. Semua anggota tertakluk kepada satu

daya tidak melebihi 2.0 kN daya regangan atau 1.5 kN daya mampatan. Analisa system ini

bagi menentukan daya maksimum P yang boleh digunakan bagi system kerangka itu.

Tunjukkan bahawa semua anggota memenuhi syarat yang dinyatakan. Kenalpasti jika terdapat

anggota daya-sifar. (20 markah)


10/13


10

Rajah 5


CO6

a b

10 10

a. Satu gulung kertas mempunyai berat seragam 3 N dan tergantung daripada penyangkut

dawai supaya pegun bersandar pada dinding (Rajah 6a). Jika berat penyangkut

diabaikan dan penggalas pada O dianggap tanpa geseran, tentukan daya minimum P

yang diperlukan untuk memutarkan gulungan kertas jika sudut = 30. Pekali geseran

static antara dinding dan kertas adalah s = 0.25. (10 markah)

Rajah 6a

b. Dua biji batu blok (Rajah 6b) mempunyai berat WA = 2.5 kN dan WB = 0.75 kN.

Nilaikan sistem ini dan tentukan daya mendatar terkecil P yang mesti dikenakan ke atas

P P

DCBA

F E

3 m

3 m 3 m 3 m


11/13


11

blok A untuk menggerakkan blok ini. Pekali geseran static antara sesama blok adalah

s = 0.3, antara lantai dan setiap blok adalah sf= 0.5 dan antara blok B dengan dinding

adalah sw = 0.2. (Hint: Lukis gambarajah jasad-bebas sebelum penyelesaian soalan).

(10 markah)

Rajah 6b

45

AB P


12/13


12


13/13


13

Reactions at supports and connections

Support or connections Reaction Unknown

Force with known

line of action

Roller Rocker Frictionless surface

1

1

Short cable Short linkForce with known

line of action

1

900

Force with known

line of actionCollar on frictionless rod Frictionless pin in slot

2

Frictionless pin or hinge Rough surface Force of unknown

direction

or

3

Fixed support Force and couple

or

final exam question static

Documents