静力学基本公理和物体的受力分析

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1、第一篇《静力学》教师：薛齐文土木与安全工程学院力学教研室11、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：研究作用在物体上的各种力系的平衡条件，并应用这些条件解决静力学实际问题．静力学：是研究物体在力系作用下平衡规律的科学,主要解决三个问题：引言静力学2第一章静力学基本公理和物体的受力分析3§1–1静力学的基本概念§1–2静力学公理§1–3约束与约束反力§1–4物体的受力分析与受力图第一章静力学公理与物体的受力分析4力的单位：

2、国际单位制：牛顿(N)千牛顿(kN)静力学§1-1静力学基本概念一力1．定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变物体的运动状态。2.力的效应：①运动效应(外效应)②变形效应(内效应)。3.力的三要素：大小，方向，作用点FA5力可以用一个矢量表示。如图所示:（1）矢量的模按一定的比例尺表示力的大小；（2）矢量的方位和指向表示力的方向；（3）矢量的起点（或终点）表示力的作用点；4.力的矢量表示静力学6静力学2分类：平面力系，空间力系；平面力系：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；空间力系：空间汇交（共点）力系，空间平行力系，空间力偶系，

3、空间任意力系；二力系1定义：是指作用在物体上的一群力。3力系的等效替换与简化等效力系：两力系对同一物体作用效果相同7力系的等效替换：把一个力系用与之等效的另一个力系代替。物体运动状态不变力系的简化：一个复杂力系用一个简单力系等效替换的过程。F1F2F3F4FRA静力学8静力学三质点和质点系质点：具有一定质量而形状和大小忽略不计质点系：由具有一定联系的质点所组成的质点群四刚体刚体——在任何情况下，大小和形状都不变的物体。是一个理想化的力学模型。特征：刚体内任意两点的距离永远保持不变。由于静力学研究力学模型是刚体和刚体系统，故静力学又称刚体静力学。物体系：若干个刚体组成

4、的系统9静力学平衡：指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。平衡都是相对的和暂时的。平衡条件：平衡时作用在物体上的力满足的条件。平衡力系：物体在力系作用下处于平衡状态的力系。五平衡10静力学§1-2静力学基本公理公理：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，它被反复的实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。公理1二力平衡公理作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：这两个力大小相等

5、F1

6、=

7、F2

8、方向相反F1=–F2作用线共线，作用于同一个物体上。最简单的平衡力系11静力学①对刚体，条件是充要的②对变形体(或多体中)，条件只是必要的说明：

9、12静力学＊③二力构件（杆）：只在两个力作用下平衡的物体特点：作用于二力构件的两力必沿两作用点连线二力杆说明：13静力学在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。——力系简化的理论依据推论1：力的可传性。作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一点，而不改变该力对刚体的效应。对刚体来说，力作用三要素为：大小，方向，作用线；作用在刚体上的力为滑动矢量公理2加减平衡力系原理14静力学公理3力的平行四边形法则作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。三角

10、形法则：由只表示力的大小及方向的分力矢和合力矢所构成力三角形，并据此来确定合力矢。作图结果与合力矢与分力矢作图的先后无关F1F2FRFRFR15静力学[证]∵为平衡力系，∴也为平衡力系。又∵二力平衡必等值、反向、共线，∴三力必汇交，且共面。刚体受三力作用而平衡，若其中两力作用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共面。（必共面，在特殊情况下，力在无穷远处汇交——平行力系。）＊推论2：三力平衡汇交定理16静力学公理4作用力和反作用力定律两物体间的作用力：等值、反向、共线、异体、且同时存在。[例]吊灯它是受力分析必需遵循的原则。注意:作用力与反作用

11、力分别作用于两个不同的物体上，不是一对平衡力，一对平衡力是作用于同一物体上。17静力学公理5刚化原理变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体变成刚体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。刚化可以柔化不可以该公理建立了刚体力学与变形体力学的联系。处于平衡状态的变形体，可用刚体静力学的平衡理论。若由刚体换成变形体则不成立，如相互挤压。刚体平衡条件是变形体平衡的必要条件，而非充分条件。18静力学约束反力：约束给被约束物体的力叫约束反力。§1-3约束与约束反力一、基本概念自由体：位移不受限制的物体叫自由体。非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。约束：对非自由体的某些位