第1章工程静力学基础

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1、3縛力歹歹习篦导一、教学要求与学习目标1.正确掌握下列基木概念与定义：(1)力及其作用效应；(2)力对点之矩;(7)力偶及其性质。2.正确掌握关于力性质的儿个基本原理；2.正确掌握力平衡的基木概念，掌握二力平衡与三力平衡的条件，能够正确判断二力杆或二力构件；3•止确分析各种常见的约束，并能根据约束的性质确定约束力；4.初步掌握受力分析的基本方法，学会取隔离体、画受力图。5.二、理论要点1.力的基本概念一个物体对另一个物体的作用，若其结果使物体的运动状态发牛变化或产牛变形，则这种作用在力学上称之为“力”。两个物体的相互作用可以是百接接触的，也

2、可以非直接接触的。前者所见其多；后者如重力、电磁力等这种相互作用是通过某种“场”进行的：重力是通过地球与物体之间引力场进行的；电磁力是通过电磁场进行的。一般情况下，力作用在物体上，将同吋产生两种效果：一•是使物体的机械运动状态发牛改变，即运动效果(平衡则是其特殊情形)；二是使物体发牛变形，即变形效果(刚体不发生变形则是在特定条件下的一种简化)。力对物体的作用效果取决于力的人小、方向和作用点。但力对刚体的作用效來则取决于力的人小、方向和作用线的位置，因为力对于刚体只产生运动效果，而这种作用效果除与力的大小和方向有关外，还与力的作用线位置有关，

3、而与力作用在这一作用线上的哪一点无关。力是欠量，矢量的模为力的大小，矢量的始端或末端为力的作用点，矢量所在的直线为力的作用线；矢量的指向即为力的方向。力一般用字母F、丹、Fr等农示。在国际单位制中,力的单位为牛顿，简称牛(N)。1.关于力的基本性质的原理原理1:两个物体相互作川的力，人小相等，方向相反，作川线相同。这是牛顿第三定律一作用与反作用定律。在这里容易将其与作用在一个物体上的一对平衡力相混淆。因为二者都是人小相等、方向相反、作用线相同的；但作用与反作用力分别作用在两个不同的（相互作用的）物体上，而一对平衡力则作用在同一个物体上。原理

4、2：作用于刚体上相交的两个力，其合力通过两个分力作用线的交点，合力的人小和方向由以这两个力为边所构成的平行四边形的对角线所确定。这个原理又称为力的平行四边形法则。它表明合力是分力的儿何和或矢量和。2.平衡的基本概念和关于平衡的基本原理作用于物体上所有的力组成的体系称为力系。一刚体在某个力系作用下处于静止或等速百线运动状态，则称力系的运动效果为零，即刚体处于平衡状态。使刚体处于平衡状态的力系称为平衡力系。平衡必须相对于其周围某一参考物体而言才有意义。在静力学中，如不特别指明，所谓平衡是相对于地球而言的。原理3：作用于刚体上的两个力，使刚体处于

5、平衡状态的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，其作用线在一条直线上。这一原理又称为二力平衡原理或二力平衡条件。在建筑结构或各种机械屮常常会遇到承受两个力的作用而处于平衡的各种形状的构件和零件，它们都必须满足二力平衡条件，这类构件或零件统称为“二力构件”。三力平行条件：根据原理2和原理3,可以得到三力平衡条件：三个不平行的力作用于刚休上，其平衡的必要和充分条件是，这三个力的作用线必汇交于一点，且三个力的矢量按顺序首尾相连构成一封闭三角形。3.力对点之矩力对点之矩力对刚体既产生移动效果，也产生转动效來，力对点之矩即为力使刚体绕该点转动

6、效果的度量。力矩是矢量，矢量的模为矢量的方向按右手定则确定。在平而力系问题中，力矩矢量垂直于力系所在平而，这时，力矩也可以用代数量表示。于是，作用在刚体上的力F对刚体上任意一点0之矩为M0（F）=±Fh其中表示力F对。点之矩的大小；O称为“力矩中心”，h称为“力臂”，它为力矩中心。到力F作用线的垂直距离。力矩的正负由力使刚体绕力的中心转动方向而定。通常规定使刚体绕力矩屮心逆时针方向转动的力矩为正；顺时针转动的为负。4.力偶的概念及其性质力偶的概念大小相等、方向相反、作用线平行而不重介的两个力所组成的特殊力系称为'‘力偶”。力偶对刚体只产生转

7、动效果而不产生移动效果。力偶不能合成一个力，因此，力偶不能与一个力平衡，力偶只能与力偶平衡。当刚体受力偶作用时，力偶对刚体的转动效果，用“力偶矩”度量。力偶矩是矢量。力偶矩矢量的模其中称为“力偶臂”，它为两个力（F,F'）作用线之间的垂直距离。力偶对任一点之矩恒等于力偶矩，而与力矩中心位置无关。与力矩相似，在平面力系问题中，力偶矩也可以表示为代数量，其正负号规定与力矩相同。力偶的性质（1）只要保持力偶矩的大小和转向不变。力仍可以在其作用平面内任意移动，或者改变力与力偶臂的人小，其对刚体的作用效果不发生改变。或者说，处于同一平而内的两个力偶，

8、只要其力偶矩相等，则它们对刚休的作用是等效的。根据这一性质，力偶对刚体的作用效果决定于力偶矩的大小及转向，而与每一个力的大小、方向以及力偶作用的位置无关。这样，在处理与力偶有关的