工程力学 第一章

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1、理论力学一、理论力学的研究对象理论力学：是研究宏观物体机械运动一般规律的一门学科。属古典力学范畴机械运动：是指物体在空间的位置随时间的变化。理论力学的研究对象：低速宏观物体，质点系和刚体。二、理论力学的研究内容静力学：研究物体的平衡规律以及力的一般性合成法则。运动学：研究物体运动的几何性质，不涉及引起物体运动的原因。动力学：研究物体运动与受力之间的关系。三、理论力学的学习目的与任务:(1)学习质点系和刚体机械运动的一般规律，为后续课程打下坚实基础。(2)能应用所学理论，解决一些较简单的实际问题。(3)培养辨证唯物主义的世界观,提高分析问题解决问题的能力。静力学引言静力学研

2、究物体的受力分析、力系的等效替换（或简化）、建立各种力系的平衡条件的科学．1、物体的受力分析：分析物体（包括物体系）受哪些力，每个力的作用位置和方向，并画出物体的受力图．2、力系的等效替换（或简化）：用一个简单力系等效代替一个复杂力系．3、建立各种力系的平衡条件：建立各种力系的平衡方程，并应用这些条件解决静力学实际问题．力：力是使得物体运动的原因.几个基本概念：对力的认识还处于发展中.(导致科学的发展和社会的变革)力是一个物体对另一个物体的作用.物体间相互的机械作用，作用效果使物体的机械运动状态发生改变．力的作用效果:使物体运动状态发生变化(理论力学)使物体形状发生变化(

3、材料力学)力的三要素：大小、方向、作用点.力是矢量力的表示方法:黑体F加矢量符号大小用模表示力的单位:牛(N)千牛(kN)AA力系：一群力.可分为：平面汇交（共点）力系，平面平行力系，平面力偶系，平面任意力系；空间汇交（共点）力系，空间平行力系，空间力偶系，空间任意力系．平衡：物体相对惯性参考系（如地面）静止或作匀速直线运动．刚体：在力的作用下，其内部任意两点间的距离始终保持不变的物体.永远不变形的物体。第一章静力学公理和物体的受力分析§1-1静力学公理公理1二力平衡公理作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线

4、上。等值,反向,共线二力使刚体平衡对变形体是必要而非充分条件.等值,反向,共线二力使刚体平衡公理2加减平衡力系公理在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。平衡力系对刚体的总效应为零,它不会改变刚体的运动状态.推论1力的可传性原理作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为大小、方向和作用线(作用点)．作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。AFBABFF1F2ABF2==证明公理3力的平行四边形法则作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力邻为边构成

5、的平行四边形的对角线确定。A它是力系简化的基础。F1FRF2推论2三力平衡汇交定理平衡时必与共线则三力必汇交O点，且共面．刚体受三个不平行的力作用而保持平衡，则此三力必在同一平面内，且作用线相交于一点。证明F2F1BACF3O公理4作用和反作用定律在画物体受力图时要注意此公理的应用．注意与平衡力的区别思考:天花板上通过绳子悬挂一重物,其中哪些力为平衡力,哪些力为作用力与反作用力?作用力和反作用力总是同时存在，同时消失，等值、反向、共线，作用在相互作用的两个物体上．公理5刚化原理柔性体（受拉力平衡）刚化为刚体（仍平衡）反之不一定成立，因对刚体平衡的充分必要条件，对变形体是必

6、要的但非充分的．刚体（受压平衡）柔性体（受压不能平衡）变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。约束：对非自由体的位移起限制作用的物体.约束力：约束对非自由体的作用力(约束力,约束反力,反力)．约束力大小——待定方向——与该约束所能阻碍的位移方向相反作用点——接触处§1-2约束和约束力铁轨对于火车,地面对于桌子等体现为力.工程常见的约束1、具有光滑接触面（线、点）的约束（光滑接触面约束）特点:只限制物体沿接触面法线向内部的位移,不能限制沿切向的位移.常见的有不考虑摩擦的支持面、齿轮的啮合面等.2、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束（绳索

7、约束）特点:柔索只能受拉力。柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体．用表示．胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力．3、光滑铰链约束（径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等）约束特点：（1）径向轴承（向心轴承）轴轴承轴在轴承孔内，只能一点接触.光滑接触面约束当不计摩擦时，轴与孔在接触为光滑接触约束为法向约束力．约束力作用在接触处，沿径向指向轴心．当外界载荷不同时，接触点会变，则约束力的大小与方向均有改变．可用二个正交的分力表示．（2）光滑圆柱铰链约束特点：由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成，如剪刀．其中有作用反作用关系一般不必分