静力学基本概念

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1、第1章物体的平衡静力学1.1静力学基本概念是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。一.刚体就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。二.平衡4.力的单位：国际单位制：牛顿(N)千牛顿(kN)静力学三、力的概念1．定义：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AF力是物体间的相互机械作用。静力学力系：是指作用在物体上的一群力。等效力系：两个力系的作用效果完全相同。力系的简化：用一个简单力系等效代替一个复杂力系。合力：如果一个力与一个力系等效，则称这个力为力系的合力。平衡力系：物体在力系作用下处

2、于平衡，我们称这个力系为平衡力系。F1ABCF2F3静力学静力学基本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

3、F1

4、=

5、F2

6、方向相反F1=–F2作用在同一直线上，作用于同一个物体上。刚体F1F2公理：静力学说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的。③二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。②对变形体(或多体中)来说，上面的条件只是必要条件。二力杆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

7、作用。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。因此，对刚体来说，力作用三要素为：大小，方向，作用线。公理2加减平衡力系原理推论1：力的可传性原理静力学公理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。力的三角形法则FRFR静力学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∴三力必汇交

8、，且共面。[证]∵为平衡力系，∴也为平衡力系。又∵二力平衡必等值、反向、共线，FR静力学公理4作用力和反作用力定律等值、反向、共线、异体、且同时存在。[例]吊灯静力学公理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。公理5告诉我们：处于平衡状态的变形体，可用刚体静力学的平衡理论。12力对点之矩一、力对点之矩的概念：（简称力矩）OFABh力臂矩心＋－①平面内力对点之矩是代数量，不仅与力的大小有关，且与矩心位置有关。③当F=0或h=0时，=0。二、力矩的性质：②力对点之矩不因力沿其作用线移动而改变。④互成平衡

9、的两个力对同一点之矩的代数和为零。单位：N·m13三、合力矩定理定理：合力对任一点之矩，等于所有各分力对同一点之矩的代数和。已知：力系（F1，F2，F3，……，Fn）可以合成为一个合力FR则：14力偶：大小相等、方向相反且作用线不重合的两个平行力组成的力系叫力偶。用（F，F'）表示力偶系：作用在刚体上的一群力偶。力偶的作用效应：使刚体转动（由两个力共同作用引起）。移动效应--取决于力的大小、方向；转动效应--取决于力矩的大小、方向。力的作用效应：平面力偶与力偶系15一、平面力偶矩（代数量）：FF'd力偶的作用面力偶臂力偶矩：m=±Fd—+度量力偶对物体的转

10、动效应，用符号m表示。单位：N·m16性质1：力偶无合力，本身又不平衡，是一个基本力学量。力偶只能和力偶平衡，而不能和一个力平衡。三、力偶的性质二、力偶的三要素：力偶矩的大小力偶的作用面力偶的转动方向17性质2：力偶中两个力在任意坐标轴上投影之代数和为零。性质3：力偶中两力对任一点取矩之和恒等于力偶矩，而与矩心的位置无关。性质4：力偶可以在其作用面内任意移动或转动，或移到另一平行平面，而不影响它对刚体的作用效应。FFMFFMFFM186N6N4m8N8N3m3N3N8m24Nm24Nm性质5：只要保持力偶矩大小和转向不变，可以任意改变力偶中力的大小和相应力

11、偶臂的长短，而不改变它对刚体的作用效应。19对于n个力偶组成的平面力偶系：平面力偶系合成结果是一个合力偶,其力偶矩M为各力偶矩的代数和。四、力偶系的合成五、力偶系的平衡平面力偶系平衡的充要条件是:合力偶矩等于零，即所有各力偶矩的代数和等于零。20[例5]在一钻床上水平放置工件,在工件上同时钻四个等直径的孔,每个钻头的力偶矩为求工件的总切削力偶矩和A、B端水平反力?解:各力偶的合力偶距为21根据平面力偶系平衡方程有:由力偶只能与力偶平衡的性质，力NA与力NB组成一力偶。