绪论静力学基础知识

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1、第一篇理论力学第1章绪论&静力学基本知识1.理论力学的研究对象和主要内容结构物通常分为建筑结构和机械结构两种形式，它们通常都受到各种外力的作用，例如，行驶的汽车受到重力、摩擦力和动力的作用，房屋受到来自自然界的风力、自身重力的作用，吊车梁承受吊车和起吊物的夺力作用等，力学是研究工程中的结构物及一些自然现象中的物体受力后所表现的力学性质。理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。机械运动是指物体在空间的位置随时间变化而变化的过程，例如：行驶的汽车、飞行中的飞机、航行中的轮船，地球的公转和自转、机床的旋转、建筑物的沉陷等都是机械运动。平衡是机械运动的

2、特例。理论力学是经典力学，也称古典力学，它是以牛顿三大定律为基础建立起来的，所谓“古典力学”指的是它仅适合于运动速度远小于光速的宏观物体的运动。若物体的速度接近光速，则由相对论力学来研究；若是微观粒子的运动，则由量子力学来研究。因此理论力学的研究范畴是宏观低速物体，在现代科技和工程中绝大多数物体运动都属于这个领域，所以理论力学一直发挥着它所应有的作用。理论力学的研究内容由三部分组成：静力学（包括：静力学基本知识、平面力系的简化与平衡）；运动学（包括：运动学基本知识、点的合成运动、刚体的平面运动）；动力学（包括：动力学普遍定理、达朗伯原理、虚位移原

3、理）。2.理论力学的研究方法和学习理论力学的目的理论力学的研究方法和其他学科一样，遵循辩证唯物主义的客观规律，即从实践到认识，再从认识到实践的过程。通过对生产和自然现象中物体所作机械运动的认识，建立起相应的力学模型，经过分析、归纳和综合，上升到理性认识，通过数学演绎形成反映机械运动规律的定理，再回到实践中去检验，这样反复进行的过程，形成了理论力学的理论体系。理论力学属于经典力学的范畴，它与人类科学实践和对自然的认识是密不可分的。牛顿根据前人长期对机械运动的研究成果，总结出了牛顿三定律，奠定了经典力学的基础。18世纪，随着欧洲工业革命的爆发，出现了

4、更复杂的机械运动，在经典力学的基础上，达朗贝尔提出了研究非自由质点系动力学的新方法——动静法，及拉格朗日提出了用广义坐标描述非自由质点系的运动，使所描述体系的变量大大地减少，并将物体运动的机械能与作用在物体上的力所做的功联系起来，用能量法研究平衡问题——虚位移原理，从而拓宽了求解非自由质点系问题的途径。理论力学是建筑工程和机械工程等专业必修的一门专业基础课程之一，学习理论力学一方面可以直接解决工程中的一些力学问题，另一方面更重要的是为后继课程打基础。理论力学的研究对象是研究不变形的物体——刚体，因此理论力学也称为“刚体力学”。理论力学是一门较强的

5、数学演绎和逻辑推理的课程，通过理论力学的学习，可以提高我们对机械运动的认识，为学习后继课程打下坚实的理论基础。锻炼和提高逻辑思维的能力，同时也为人们如何用科学的方法解决工程实际问题提供了方法和手段，增强解决问题的能力。第1章静力学基本知识静力学是研究物体在力的作用下平衡规律的科学。静力学的研究对象主要是刚体，因此，静力学又称刚体静力学。刚体是指在力的作用下不变形的物体，它是理论力学理想化的力学模型。事实上，在力的作用下不变形的物体是不存在的，物体或多或少地要产生变形，但当其变形较小而不影响所研究问题的性质时，可以忽略其变形，这就是抓住问题的主要矛

6、盾、忽略次要矛盾的辩证唯物主义的观点。本章学习力的概念及性质，静力学公理，对物体的受力分析。正确画出物体的受力图是研究物体平衡与运动的基础。1.1力的概念力在我们的生产和生活中随处可见，例如物体的重力、摩擦力、水的压力等，人们对力的认识从感性认识到理性认识形成力的抽象概念。力是物体间的机械作用，这种作用可以使物体的机械运动状态或者使物体的形状发生改变。从力的定义中可以看出力是在物体间相互作用中产生的，这种作用至少是两个物体的相互作用，如果没有了这种作用，力也就不存在，所以力具有物质性。物体间相互作用的形式很多，大体可分两类，一类是直接接触作用，例

7、如物体间的拉力和压力；另一类是“场”的作用，例如地球引力场中的重力。力有两种效应：一是力的运动效应，即力使物体的机械运动状态发生变化，例如静止在地面的物体，当用力推它时，便开始运动；二是力的变形效应，即力使物体形状发生变化，例如钢筋受到横向压力过大时将产生弯曲，粉笔受力过大时将碎裂等。描述力对物体的作用效应由力的三要素来决定，即力的大小、力的方向和力的作用点。力的大小表示物体间机械作用的强弱程度，采用国际单位制，力的单位是牛顿(N，简称牛)或者千牛顿(kN，简称千牛)，1kN=103N。力的方向表示物体间的机械作用具有方向性，它包括方位和指向。力

8、的作用点表示物体间机械作用的位置。一般说来，力的作用位置不是一个几何点而是有一定大小的一个范围，例如重力是分布在物体整个体积上的，称体积