静力学的基本概念受力图.ppt

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1、静力学引言工程力学包括理论力学和材料力学两部分。物体在力作用下的机械运动和变形机理构成工程力学的研究范畴。物体在空间的位置随时间的改变，称为机械运动。静力学是研究机械运动的特例——物体的平衡问题的科学，而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。作用于平衡物体上的一群力称为平衡力系。平衡力系所满足的条件称为平衡条件。用一个简单力系等效地替换一个复杂力系，称为力系的简化。两个基本问题：（1）力系的简化；（2）物体在力系作用下的平衡条件。静力学引言第一章静力学的基本概念受力图1-1力和刚体的概念1-2静力学公理1

2、-3约束与约束反力1-4物体的受力分析受力图第一章静力学的基本概念受力图一、力的概念力是物体间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生变化（外效应），或者使物体发生变形（内效应）。理解力的概念应注意下述几点：（1）力不能脱离物体而单独存在；（2）既有力存在就必定有施力物体和受力物体；（3）力是成对出现的，既有作用力就必有其反作用力存在。1-1力和刚体的概念第一章静力学的基本概念受力图力对于物体的作用效应取决于力的大小、方向和作用点，称为力的三要素。力既有大小、又有方向，是矢量，用有向线段表示。通过力的作用点沿力的

3、方向的直线，称为力的作用线。1-1力和刚体的概念力矢量用黑斜体字母如F表示，大小用普通字母如F表示。力的单位是N或kN,1kN=1kgm/s2。BAFBAF第一章静力学的基本概念受力图二、刚体的概念：所谓刚体是指在任何情况下都不发生变形的物体，是理想化的力学模型。一个物体能否简化为刚体，取决于所研究问题的实质及变形的大小。在静力学中，所研究物体只限于刚体，又称为刚体静力学。1-1力和刚体的概念第一章静力学的基本概念受力图公理一二力平衡公理作用于刚体上的两个力平衡的必要与充分条件是：两力大小相等、指向相反，并作用于同一直线

4、上。1-2静力学公理该定理揭示了作用于物体的最简单的力系平衡时，所必须满足的条件。注意：对于变形体只是必要条件。FFF’FFF’第一章静力学的基本概念受力图只在两个力作用下处于平衡的构件，称为二力构件（二力杆）。受力特点：两个力的作用线必沿作用点的连线。如：三铰拱。1-2静力学公理FPBACF’第一章静力学的基本概念受力图公理二加减平衡力系公理在作用于刚体上的任何一个力系上，加上或减去一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。推论1力的可传性原理作用于刚体上的力，可以沿其作用线移至刚体内任意一点，而不改变它对刚体的作用

5、效应。1-2静力学公理BABA第一章静力学的基本概念受力图证明：设力F作用于A点。1-2静力学公理根据加减平衡力系公理，在力的作用线上任取一点B，加一对平衡力系，使F=F2=-F1。这时，F和F1也是一对平衡力系，除去。只剩下作用于点B的F2。FABAFF1F2BF2B第一章静力学的基本概念受力图作用于刚体上的力的三要素变为：力的大小、方向和作用线。注意：力的可传性原理只适用于刚体，而不适用于变形体。1-2静力学公理FFF’F’第一章静力学的基本概念受力图公理三、力的平行四边形法则作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一

6、个合力。合力的作用点仍在该点，合力的大小是以这两个力为边所作的平行四边形的对角线来表示。1-2静力学公理F2F1RBACDF2F1RABC力三角形法则第一章静力学的基本概念受力图利用力的平行四边形法则或力三角形法则，也可以把一个力分解为与它共点的两个分力，特别是方向相互垂直的两个分力。1-2静力学公理ＰＦＮＲtＲnFO第一章静力学的基本概念受力图推论2、三力平衡汇交定理刚体受不平行的三力作用而平衡，则三力作用线必汇交于一点且位于同一平面内。1-2静力学公理注意：该定理的逆定理不成立。ABOCF3F2F1ACBOR12第一

7、章静力学的基本概念受力图公理四、作用与反作用定律两物体间相互作用的力，总是大小相等、作用线相同而指向相反，分别作用在这两个物体上。强调：相互作用力与平衡力的异同。公理五、刚化原理若变形体在某一力系作用下处于平衡，若将此变形体刚化为刚体，则平衡状态不变。1-2静力学公理第一章静力学的基本概念受力图此原理表明：刚体的平衡条件只是变形体的必要条件。如绳索在一对等值、反向、共线的拉力作用下处于平衡，而在一对压力作用下，则不能平衡。意义：可将刚体的平衡条件推广到处于平衡的变形体，扩大了刚体静力学的应用范围。1-2静力学公理第一章静

8、力学的基本概念受力图能在空间作任意运动的物体称为自由体。有些物体位移要受到限制，称为非自由体。限制非自由体运动的限制条件称为约束。由于限制条件总是由被约束物体周围的其他物体构成的，为方便起见，将构成约束的周围物体本身也称为约束。既然约束能限制物体的运动，也就能改变物体的运动状态，故约束对于物体的作用就是力，称为约束反