基本概念和受力分析.ppt

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1、1第一篇刚体静力学2静力学—研究作用于物体上力系平衡规律的科学。力系—作用于物体上的一群力。平衡—物体相对于惯性参考系（如地面）保持静止或作匀速直线运动。研究的主要内容：1.物体的受力分析2.力系的简化3.平衡条件的建立与平衡问题的求解3第一章基本概念与受力分析4本章基本要求1、理解力、刚体、平衡和约束等重要概念。2、理解静力学公理（或力的基本性质）3、掌握合力投影定理，能正确地将力沿坐标轴分解和求力在坐标轴上的投影。4、理解力对点之矩的概念，并能熟练地计算。5、理解力偶和力偶矩的概念，明确力偶的性质和力偶的等效条件。6、熟练掌握约束的基本特

2、征及约束反力的画法。7、熟练而正确地对单个物体与物体系统进行受力分析，画出受力图。5本章重点1、力、刚体、平衡和约束等概念。2、静力学公理及其推论。3、力在坐标轴上的投影、合力投影定理。4、力对点之矩的计算、力偶矩的概念、力偶性质和力偶等效条件。5、柔性体约束、光滑面约束、光滑铰链约束、固定端约束的特征及其反力的画法。6、单个物体及物体系统的受力分析。6本章内容1-1、力与力的投影1-2、力的基本性质1-3、力矩与力偶1-4、约束与约束反力1-5、物体的受力分析和受力图7尽管各种物体间的相互作用力的来源和性质不同，但在力学中，将撇开力的物理本

3、质，只研究各种力的共同表现——力对物体产生的效应内效应（变形）：使物体的形状发生变化一、力的概念外效应（运动）：使物体的运动状态改变力—物体间相互的机械作用。这种作用使物体的运动状态与形状发生变化。§1-1力与力的投影8矢量的长度表示力的大小；矢量的方向表示力的方向；矢量的始端（点O）表示力的作用点。（矢量所沿着的直线表示力的作用线）力的三要素大小；方向；作用点FO常用粗体F表示力矢量，而用F表示力的大小，若以F0表示沿力作用方向的单位矢量，则F=FF0常用N和kN作力的单位符号力是矢量§1-1力与力的投影9§1-1力与力的投影2、力的投影

4、即：力在某轴上的投影，等于力的大小乘以力与投影轴正向间夹角的余弦。力的大小与方向为：力的解析表达式为：注意：投影是代数量，而分力是矢量；在直角坐标系中力在坐标轴上投影的绝对值和力沿该轴分量的大小相等。10若已知力与正交坐标系Oxyz三轴间夹角，则用直接投影法。§1-1力与力的投影11当力与坐标轴Ox、Oy间的夹角不易确定时，可把力F先投影到坐标平面Oxy上，得到力Fxy，然后再把这个力投影到x、y轴上，这叫间接投影法。§1-1力与力的投影12式中i、j、k分别为沿三个坐标轴x、y、z的单位矢量，则力矢F沿直角坐标轴的解析表达式为即力矢F可由在

5、直角坐标轴上的投影来表示。若已知力在坐标轴上的投影Fx、Fy、Fz，则力的大小和方向余弦可由下式确定：力矢F在三个坐标轴上的分力为：§1-1力与力的投影13当物体间的相互作用面积可以抽象为一个点（作用点），则力称为集中力。否则，称为分布力。力系——作用在物体上的一群力。力作用线在同一平面的力系叫平面力系，否则叫空间力系。若两力系作用在同一物体而效应相同，则称两力系等效。合力（力）与分力（力系）等效。1、力的分类§1-2力的基本性质14作用在物体上的同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力作用点也是该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平

6、行四边形的对角线确定。§1-2力的基本性质F1F2FRF1F2F1F2FRFR公理1力的平行四边形法则它是复杂力系简化的基础。合力矢等于两个力矢的矢量和。2、基本公理15公理2二力平衡条件作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的充分必要条件是：这两个力大小相等，方向相反，且在同一直线上。F1F2F1F2F1F2§1-2力的基本性质F1F2F1F2F1F21、对于变形体条件不充分。2、表明了作用于刚体上的简单力系平衡时所必须满足的条件。16作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。公理3加减平衡力系原理

7、§1-2力的基本性质在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，不改变原力系对刚体的作用。（效应不变）推理1力的可传性它是研究力系等效替换的重要依据。1、对于刚体，力是滑移矢量。2、力的可传性不适于研究力的变形效应。17推理2三力平衡汇交定理作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三力的作用线通过汇交点。§1-2力的基本性质三力中若已知两个力的交点，及第三个力的作用点，则可判断出第三个力的作用线方向。ABC18公理4作用与反作用定理作用力与反作用力总是同时存在，两力的大小相等、方向相反、沿着同一直线

8、，分别作用在两个相互作用的物体上。PPTT’T§1-2力的基本性质1、物体间相互作用的作用力与反作用力总是成对出现。2、作用力与反作用力分别作用在两个物体上，故不能