静力学的基本概念

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1、本章内容力的基本概念静力学公理常见的约束类型物体的受力分析第一章静力学基本概念静力学研究物体作机械运动的特殊情况——物体处于静止状态时力的平衡规律。包括：受力分析、力系的简化、平衡的条件等等。物体的静平衡是指物体相对于地面保持静止或作匀速直线运动的状态。1-1关于力1-1-1力与力系力是物体间的相互作用，其效果是使物体的运动状态发生改变或物体发生变形静力学只研究刚体，因此，只讨论物体在力的作用下整体的平衡问题。力的单位，采用国际单位时为：或牛顿（N）工作状态的模型－刚体与变形体研究运动时忽略极小的变形－刚体;研究物体的变形

2、和内部受力规律时，则必须考虑变形－变形体。力对物体的作用效果取决于力的大小、方向与作用点我们称之为力的三要素1.力的基本概念(1)力的三要素（2）力系物体受到若干力的作用，统称力系平面力系：各力作用线均在同一平面内根据各力作用线的关系，可分为平面任意力系、平面平行力系和平面汇交力系1.1基本概念——几个相关定义力系：作用于物体或体系的一群力平衡：保持静止或匀速直线运动状态（具有相对性）平衡力系：处于平衡状态的力系等效力系（3）静力学公理作用于刚体上的两个力，如果大小相等、方向相反、且沿同一作用线，则它们的合力为零，此时，刚体处

3、于静止或作匀速直线运动。公理一二力平衡公理空间力系：力的作用线分布于三维空间空间任意力系空间平行力系空间汇交力系只有两个力作用下处于平衡的物体二力构件不是二力构件力可以在刚体上沿其作用线移至任意一点而不改变它对刚体的作用效应公理二加减平衡力系公理在作用于刚体的任意力系上，加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。推论：力的可传性同一个点作用两个力的效应可用它们的合力来等效。该合力作用于同一点，方向和大小由平行四边形的对角线确定。公理三力的平行四边形法则两个物体间相互作用的力，总是大小相等、方向相反，同时分别作用在

4、两个物体上。公理四作用与反作用定理推论：三力平衡汇交定理刚体受到不平行的三个力作用而平衡时，这三个力的作用线一定交于同一点且位于同一平面内。刚化原理当变形体在已知力系作用下处于平衡时，如果把变形后的变形体换成刚体(刚化)，则平衡状态保持不变。3-1约束3-1-1约束与约束反力的概念我们研究物体的运动时，可能遇到两种情况：物体在空间的运动是不受限制的物体在空间的运动受到某些限制显然，气球作为一个自由物体运动，其运动形式无限多——自由物体。绿色圆柱体在圆槽内的运动受到限制——非自由物体。我们把那些对非自由物体的限制称为约束进一步考

5、察绿色圆柱体的运动，它在圆槽内的运动形式取决于两种力的共同作用：一是使其产生运动趋势的力，如重力、驱动力等，称之为主动力。二是结构形式对其运动限制的力，称之为约束反力，简称反力。约束反力实际上反映了物体间的相互作用我们将上述对非自由体运动限制的约束反力称为理想约束力无法限制非自由体运动的物体间相互作用的其他约束称为非理想约束力如摩擦力3-1-2常见的理想约束及其约束力的简化按照牛顿第三定律，约束力是一对作用力与反作用力，它们一定大小相等、方向相反、分别作用在构成运动副的两个刚体上。下面我们讨论几种常见的理想约束：1、支撑（承）

6、面约束2、转动铰约束力固定铰支座活动铰支座5、连杆约束力4、柔索约束力两端为圆柱铰3、滑移铰约束力6、齿轮副约束力节圆公切线连心线7、球铰约束8、固定端约束1、主动力和约束反力使物体具有运动趋势的力称为物体所受的主动力限制物体运动的力为约束反力主动力与约束反力都是物体所受的外力，研究物体的平衡状态就是研究外力之间的关系静力学分析就是讨论物体处于静力平衡时的主动力和约束反力2、受力分析与受力图受力分析就是分析物体所受的所有主动力和约束反力对于一个物体系统，各个物体之间的作用力为对于整个系统来讲为内力，要对其中某个物体作受力分析时

7、，需要将该物体从系统中分离出来，此时，其他物体对该物体的作用力均为该物体的外力对于被分离出来的物体、即受力分析对象，画出其承受的所有主动力和约束反力称为该物体的受力图AACCBBABCABCABCABCBCACABCDCCDABCDEFPRBRAPTGBRBDABDCPETEADCTCRATFRDRD’例2：三力平衡汇交点E画出各运动构件在某任一时刻的受力分析图？BCEFADPBCEFADPYAYBXBRBADYARD？CRCBCEXBRBADYARD？CRCRCREPRERDADYARD？CRC小结1．基本概念力和刚体是静力

8、学的基本概念。（1）力对物体的作用有两种效应，外效应和内效应。静力学只研究力的外效应。（2）刚体是不变形的固体，它是力学中物体的一种抽象化模型。在静力学中把所研究的物体看成是刚体，这就是使得研究平衡问题时大为简化。2．静力学公理静力学公理是静力学的基础。二力平衡公理、加减平衡