第章受力分析概述

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1、课程概述一、理论力学概述理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学，也称经典力学。是力学的一部分，也是大部分工程技术科学理论力学的基础。其理论基础是牛顿三定律：第一定律即惯性定律，第二定律加速度定律，第三定律即作用与反作用定律，故又称牛顿力学。理论力学可粗分为静力学、运动学和动力学三部分，静力学研究物体平衡时作用之间的关系；运动学只考虑物体怎样运动，不讨论它与所受力的关系；动力学讨论物体运动和所受力的关系。二、课程概述《理论力学》是工科高等学校一门重要的、理论性很强的技术基础课，是《材料力学》、《机械原理》、《机械零件》等许多课

2、程的基础和前提。理论力学与工程技术有着比较紧密的联系。某些实际工程可以直接用理论力学得到解决，有些复杂问题需要理论力学与其他专业知识联合求解。通过理论力学的学习，使学生初步学会应用理论力学的理论和方法分析、解决一些简单的工程实际问题；结合课程特点培养学生建立力学模型的初步能力和辩证唯物主义的世界观。第一章受力分析概述§1.1静力学模型一、模型概念实际物体的合理抽象与简化；实际工作状态的合理抽象与简化；实际问题的合理抽象与简化。二、静力学模型1、质点（masspoint）定义：有质量而不计形状和大小的物质可看成为质点。质点是一个

3、理想模型。质点不一定是很小的物体，若研究的问题不涉及转动或物体的大小跟问题中所涉及到的距离相比较很微小时，即可将这个实际的物体抽象为质点。例如，在研究地球公转时，地球半径比日、地间的距离小得多，就可把地球看作质点，但研究地球自转时就不能把它当成质点。.所以物体是否被视为质点，完全决定于所研究问题的性质。不能把质点和微观粒子如电子等混同起来。2、质点系质点系：包含两个或两个以上的质点的力学系统。质点系内各质点不仅可受到外界物体对质点系的作用力──外力的作用，而且还受到质点系内各质点之间的相互作用力──内力的作用。外力或内力的区分

4、取决于质点系的选取。如以太阳系为质点系，则太阳和各行星之间的万有引力是内力，而太阳系内的行星和不属太阳系的天体之间的引力就是外力。对于由地球和月球组成的地－月系统来说，太阳对地球、月球的引力是外力，地球和月球之间的引力则是内力。刚体(Rigidbody)的定义：在任何力的作用下，体积和形状都不发生改变的物体叫做刚体。刚体是个理想模型，即物体在受力后其大小、形状和内部各点相对位置都保持不第10页共10页变。事实上任何物体受到外力，不可能不改变形状，所以实际物体都不是真正的刚体。若物体本身的变化不影响整个运动过程，为使被研究的问题

5、简化，可将该物体当作刚体来处理而忽略物体的体积和形状，这样所得结果仍与实际情况相当符合。§1.2力的基本概念一、力的概念力的概念是人们在生产和生活实践中，通过长期观察和分析而渐渐形成的。1、力的定义力是物体之间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生变化，以及使物体发生变形。物体机械运动状态的变化称为力的运动效应或外效应；物体发生变形称为力的变形效应或内效应。大量事实说明：力是物体之间的相互作用，离开了物体，力就不可能存在。力虽然看不见，但它的作用效果我们可以直接观察、感受或用仪器测量出来。2、力的三要素力对物体的效果

6、取决于力的大小、方向和作用点这三个要素。在这三个要素中，改变其中任何一个，也就改变了力对物体的作用效果。以用力开门为例进行说明，同学进行体验。所以要确定一个力，必须说明它的大小、方向和作用点，缺一不可。（1）力是矢量。力是一个既有大小又有方向的量，力的合成与分解需要用矢量运算法则。（2）力的矢量表示。矢量可以用一条有向线段来表示。线段的长度表示矢量的大小，线段的方向和箭头表示力的方向，线段的起点或终点表示力的作用点。（3）力的单位。力的单位是N（牛顿）或KN（千牛顿）。作用点的点不是几何意义上的点，指的是位置。因此，力有集中力

7、和分布力之分。3、等效力系（1）力系的概念作用在物体上的力的集合就称为力系。（2）等效力系如果作用在一个物体上的力系可以用另一个力系来代替，而不改变原力系对物体作用的外效应，这两个力系互为等效力系。注意：只谈到外效应，至于内效应我们不作考虑。（3）合力与分力如果作用在物体上的一个力与作用在物体上的一个力系等效，则称这个力为这个力系第10页共10页的合力。力系的各个力称为合力的分力。4、力在坐标轴上的投影（1）力在坐标轴上的投影直角坐标轴？一般x轴水平向右为正向，y轴铅直向上为正向，两轴垂直，称为直角坐标轴。力在直角坐标轴上的投

8、影，就象铅直光线作用下,杆件在地面的投影，在水平光线下,杆在墙壁的投影。若力的大小为F，方向和x轴的夹角为α，现要求该力在x轴的投影即力F矢量的起点a向x轴引垂线,交x轴得垂足a1点；力矢量端点b向x轴引垂线,得垂足b1点，力F在x轴的投影Fx=a1b1=F·cosα（Fx字