Engineering Mechanics: Statics (SI Edition), Third Edition (Volume 1)

✍ Scribed by Andrew Pytel, Jaan Kiusalaas, Ishan Sharma

• Publisher: Cengage Learning
• Year: 2010
• Tongue: English
• Leaves: 603
• Edition: 3rd
• Category: Library

✦ Synopsis

The third edition of Engineering Mechanics: Statics written by nationally regarded authors Andrew Pytel and Jaan Kiusalaas, provides students with solid coverage of material without the overload of extraneous detail. The extensive teaching experience of the authorship team provides first-hand knowledge of the learning skill levels of today's student which is reflected in the text through the pedagogy and the tying together of real world problems and examples with the fundamentals of Engineering Mechanics. Designed to teach students how to effectively analyze problems before plugging numbers into formulas, students benefit tremendously as they encounter real life problems that may not always fit into standard formulas. This book was designed with a rich, concise, two-color presentation and has a stand alone Study Guide which includes further problems, examples, and case studies.

✦ Table of Contents

Front Cover......Page 1
Title Page......Page 6
Copyright......Page 7
Contents......Page 10
Preface to the SI Edition......Page 13
Preface......Page 14
a. What is engineering mechanics?......Page 16
b. Problem formulation and the accuracy of solutions......Page 17
a. Scope of Newtonian mechanics......Page 18
d. Units and dimensions......Page 19
e. Mass, force, and weight......Page 20
g. Law of gravitation......Page 21
Sample Problem 1.2......Page 22
Sample Problem 1.3......Page 23
Problems......Page 24
1.3 Fundamental Properties of Vectors......Page 25
Sample Problem 1.4......Page 29
Sample Problem 1.5......Page 30
Problems......Page 31
a. Rectangular components and direction cosines......Page 33
c. Relative position vectors......Page 35
d. How to write a vector in rectangular form......Page 36
Sample Problem 1.6......Page 37
Sample Problem 1.7......Page 38
Sample Problem 1.8......Page 39
Problems......Page 40
a. Dot (scalar) product......Page 42
b. Cross (vector) product......Page 44
c. Scalar triple product......Page 46
Sample Problem 1.9......Page 47
Problems......Page 49
Review of Equations......Page 51
2.2 Equivalence of Vectors......Page 52
2.3 Force......Page 53
2.4 Reduction of Concurrent Force Systems......Page 54
Sample Problem 2.1......Page 56
Sample Problem 2.2......Page 57
Problems......Page 59
b. Geometric interpretation......Page 64
d. Vector and scalar methods......Page 66
Sample Problem 2.3......Page 67
Sample Problem 2.4......Page 68
Problems......Page 71
2.6 Moment of a Force about an Axis......Page 75
a. Definition......Page 76
b. Geometric interpretation......Page 77
c. Vector and scalar methods......Page 79
Sample Problem 2.5......Page 80
Sample Problem 2.6......Page 81
Problems......Page 84
b. Moment of a couple about a point......Page 88
d. Notation and terminology......Page 90
e. The addition and resolution of couples......Page 91
Sample Problem 2.7......Page 92
Sample Problem 2.8......Page 93
Sample Problem 2.9......Page 95
Problems......Page 97
2.8 Changing the Line of Action of a Force......Page 101
Sample Problem 2.10......Page 103
Sample Problem 2.11......Page 104
Problems......Page 105
Review of Equations......Page 108
Review Problems......Page 109
3.2 Reduction of a Force System to a Force and a Couple......Page 112
Sample Problem 3.1......Page 115
Sample Problem 3.2......Page 116
Problems......Page 117
3.3 Definition of Resultant......Page 120
a. General coplanar force system......Page 121
b. Concurrent, coplanar force system......Page 122
c. Parallel, coplanar force system......Page 123
Sample Problem 3.3......Page 124
Sample Problem 3.5......Page 126
Sample Problem 3.6......Page 128
Problems......Page 129
3.5 Resultants of Three-Dimensional Systems......Page 131
b. Parallel, three-dimensional force system......Page 132
c. General three-dimensional force system: The wrench......Page 133
Sample Problem 3.7......Page 135
Sample Problem 3.8......Page 136
Sample Problem 3.9......Page 137
Sample Problem 3.10......Page 138
Problems......Page 140
a. Surface loads......Page 143
b. Line loads......Page 145
c. Computation of resultants......Page 146
Sample Problem 3.11......Page 148
Sample Problem 3.12......Page 149
Problems......Page 151
Review of Equations......Page 153
Review Problems......Page 154
4.1 Introduction......Page 158
4.3 Free-Body Diagram of a Body......Page 159
Sample Problem 4.1......Page 163
Sample Problem 4.3......Page 164
Sample Problem 4.4......Page 165
Problems......Page 166
a. General case......Page 168
b. Concurrent force system......Page 169
4.5 Writing and Solving Equilibrium Equations......Page 170
Sample Problem 4.5......Page 171
Sample Problem 4.6......Page 172
Sample Problem 4.7......Page 173
Sample Problem 4.8......Page 174
Problems......Page 176
4.6 Equilibrium Analysis for Single-Body Problems......Page 181
Sample Problem 4.9......Page 182
Sample Problem 4.10......Page 183
Sample Problem 4.11......Page 185
Problems......Page 187
a. Internal forces in members......Page 194
b. Internal forces at connections......Page 195
Sample Problem 4.12......Page 200
Sample Problem 4.13......Page 201
Problems......Page 203
4.8 Equilibrium Analysis of Composite Bodies......Page 205
Sample Problem 4.14......Page 206
Sample Problem 4.15......Page 207
Problems......Page 210
4.9 Special Cases: Two-Force and Three-Force Bodies......Page 215
a. Two-force bodies......Page 216
b. Three-force bodies......Page 217
Sample Problem 4.16......Page 219
Sample Problem 4.17......Page 220
Problems......Page 222
4.10 Description of a Truss......Page 229
a. Support reactions......Page 230
b. Equilibrium analysis of joints......Page 231
c. Equilibrium analysis of pins......Page 232
d. Zero-force members......Page 233
Sample Problem 4.18......Page 234
Problems......Page 237
4.12 Method of Sections......Page 239
Sample Problem 4.19......Page 242
Problems......Page 244
Review of Equations......Page 247
Review Problems......Page 248
5.1 Introduction......Page 252
5.3 Free-Body Diagrams......Page 253
Sample Problem 5.1......Page 258
Sample Problem 5.2......Page 259
Sample Problem 5.3......Page 260
Problems......Page 262
a. General case......Page 264
b. Concurrent force system......Page 265
c. Parallel force system......Page 266
5.5 Improper Constraints......Page 267
5.6 Writing and Solving Equilibrium Equations......Page 268
Sample Problem 5.4......Page 269
Sample Problem 5.5......Page 270
Sample Problem 5.6......Page 272
Sample Problem 5.7......Page 273
Problems......Page 275
5.7 Equilibrium Analysis......Page 278
Sample Problem 5.8......Page 279
Sample Problem 5.9......Page 281
Sample Problem 5.10......Page 283
Problems......Page 286
Review of Equations......Page 291
Review Problems......Page 292
6.1 Introduction......Page 296
6.2 Internal Force Systems......Page 297
Sample Problem 6.1......Page 300
Sample Problem 6.2......Page 301
Problems......Page 303
a. Loading and supports......Page 306
b. Sign convention......Page 307
c. Shear force and bending moment equations and diagrams......Page 308
Sample Problem 6.3......Page 309
Sample Problem 6.4......Page 311
Sample Problem 6.5......Page 313
Problems......Page 315
a. Distributed loading......Page 318
b. Concentrated forces and couples......Page 322
c. Summary......Page 323
Sample Problem 6.6......Page 324
Sample Problem 6.7......Page 327
Problems......Page 331
a. General discussion......Page 333
b. Parabolic cable......Page 334
c. Catenary cable......Page 336
d. Note on the solution of problems......Page 337
Sample Problem 6.8......Page 338
Sample Problem 6.9......Page 339
Problems......Page 342
a. General discussion......Page 345
b. Horizontal spacings of the loads are given......Page 346
c. Lengths of the segments are given......Page 347
Sample Problem 6.10......Page 348
Sample Problem 6.11......Page 350
Problems......Page 352
Review of Equations......Page 355
7.1 Introduction......Page 356
a. Static case......Page 357
d. Further discussion of Coulomb friction......Page 358
e. Limitations......Page 359
7.3 Problem Classification and Analysis......Page 360
Sample Problem 7.1......Page 362
Sample Problem 7.3......Page 363
Sample Problem 7.4......Page 366
Sample Problem 7.5......Page 367
Sample Problem 7.6......Page 368
Sample Problem 7.7......Page 369
Problems......Page 371
7.4 Impending Tipping......Page 376
Sample Problem 7.8......Page 378
Sample Problem 7.9......Page 379
Sample Problem 7.10......Page 380
Problems......Page 382
a. Angle of friction......Page 384
b. Wedges......Page 386
c. Square-threaded screws......Page 387
Sample Problem 7.11......Page 389
Sample Problem 7.12......Page 390
Problems......Page 391
7.6 Ropes and Flat Belts......Page 394
Sample Problem 7.14......Page 397
Problems......Page 399
7.7 Disk Friction......Page 401
Sample Problem 7.15......Page 404
Sample Problem 7.16......Page 405
7.8 Rolling Resistance......Page 406
Sample Problem 7.17......Page 407
Problems......Page 408
Review of Equations......Page 411
Review Problems......Page 412
a. Definitions......Page 416
b. Integration techniques......Page 418
c. Composite shapes......Page 420
Sample Problem 8.1......Page 422
Sample Problem 8.2......Page 424
Sample Problem 8.3......Page 426
Sample Problem 8.4......Page 427
Problems......Page 429
8.3 Centroids of Curved Surfaces, Volumes, and Space Curves......Page 434
Sample Problem 8.5......Page 438
Sample Problem 8.6......Page 440
Sample Problem 8.7......Page 442
Sample Problem 8.8......Page 443
Sample Problem 8.9......Page 444
Sample Problem 8.10......Page 446
Problems......Page 448
8.4 Theorems of Pappus-Guldinus......Page 453
Sample Problem 8.11......Page 455
Problems......Page 456
8.5 Center of Gravity and Center of Mass......Page 457
a. Center of gravity......Page 458
c. Composite bodies......Page 459
Sample Problem 8.12......Page 460
Problems......Page 462
a. General case......Page 465
b. Normal loads on flat surfaces......Page 466
c. Line loads......Page 467
d. Uniform pressure on curved surfaces......Page 468
e. Fluid pressure......Page 469
Sample Problem 8.13......Page 471
Sample Problem 8.14......Page 472
Sample Problem 8.15......Page 473
Problems......Page 476
Review of Equations......Page 481
Review Problems......Page 482
9.1 Introduction......Page 486
a. Moment of inertia of area......Page 487
c. Parallel-axis theorems......Page 488
e. Integration techniques......Page 490
f. Method of composite areas......Page 491
Sample Problem 9.2......Page 494
Sample Problem 9.3......Page 496
Sample Problem 9.4......Page 498
Sample Problem 9.5......Page 499
Problems......Page 501
a. Definition......Page 507
b. Parallel-axis theorem......Page 508
Sample Problem 9.6......Page 509
Sample Problem 9.7......Page 510
Sample Problem 9.8......Page 511
Problems......Page 512
a. Transformation equations for moments and products of inertia......Page 515
b. Principal moments of inertia......Page 516
Sample Problem 9.9......Page 518
Problems......Page 521
9.5 Mohr’s Circle for Moments and Products of Inertia......Page 523
a. Construction of Mohr’s circle......Page 524
b. Properties of Mohr’s circle......Page 525
c. Verification of Mohr’s circle......Page 526
Sample Problem 9.10......Page 528
Problems......Page 531
Review of Equations......Page 533
Review Problems......Page 534
10.1 Introduction......Page 538
b. Virtual motion of a rigid body......Page 539
a. Virtual work of a force......Page 540
b. Virtual work of a couple......Page 541
c. Virtual work performed on a rigid body......Page 542
a. Principle of virtual work......Page 543
c. Implementation of the method of virtual work......Page 544
Sample Problem 10.1......Page 546
Sample Problem 10.2......Page 547
Sample Problem 10.3......Page 549
Problems......Page 551
10.5 Instant Center of Rotation......Page 554
Sample Problem 10.4......Page 557
Problems......Page 559
a. Potential energy......Page 563
d. Stationary potential energy and stability......Page 564
Sample Problem 10.5......Page 566
Sample Problem 10.6......Page 567
Problems......Page 569
Review of Equations......Page 573
A.1 Introduction......Page 574
A.3 Simpson’s Rule......Page 575
B.2 Newton’s Method......Page 578
B.3 Secant Method......Page 579
Appendix C: Densities of Common Materials......Page 582
Answers to Even-Numbered Problems......Page 584
Index......Page 591