建筑力学2-力的概念ppt课件.ppt

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1、第二章力、力矩、力偶2-1力一、力的三要素——大小、方向、作用点。二、作用力与反作用力定律——大小相等、方向相反、作用与同线、且不同的两个物体上。三、力的合成与分解1,力的合成——作用在物体上的两个力，可用一个力来代替，叠加的方法为平行四边形法则。2，力的分解——一个力，可分解为两个已知方向上的两个力。——————也是用平行四边形法则。四、二力平衡条件——两力大小相等、方向相反、且作用在同一线上。——————这是充分必要条件。2.1力的概念力的概念是人们在长期的生产劳动和日常生活中逐步建立起来的。力是

2、物体之间的相互机械作用，这种作用使物体的运动状态或形状发生改变。力使物体运动状态发生改变，称为力的外效应。而力使物体形状发生改变，称为力的内效应。在分析物体受力情况时，必须分清哪个是受力物体，哪个是施力物体。2.1.1力的定义实践证明，力对物体的作用效应决定于三个要素：(1)力的大小；(2)力的方向；(3)力的作用点。这三个要素称为力的三要素。力的大小是指物体间相互作用的强弱程度。力的方向包含方位和指向两个含义。力的作用点是指力对物体作用的位置。作用于一点的力，称为集中力。在力的三要素中，当其中任一要

3、素发生改变时，力对物体的作用效应也随之改变。2.1.2力的三要素力是一个具有大小和方向的量，所以力是矢量。图示时，通常用一条带箭头的有向线段来表示。线段的长度(按选定的比例尺)表示力的大小；线段的方位和箭头的指向表示力的方向；线段的起点或终点表示力的作用点。通过力的作用点沿力的方向的直线，称为力的作用线。如图2.1所示。2.1.3力的图示法图2.12.2刚体的概念在静力学中，把所研究的物体都看做是刚体。所谓刚体是指在力的作用下，大小和形状保持不变的物体。实际上，刚体是不存在的，它是一个理想化的力学模型

4、。一个物体能否看做为刚体，不仅取决于物体变形的大小，而且和问题本身的要求有关。2.3静力学公理2.3.1二力平衡公理作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的必要和充分条件是：这两个力大小相等、方向相反、作用线相同(简称这两个力等值、反向、共线)。一个物体只受两个力作用而平衡时，这两个力一定要满足二力平衡公理。例如，拉杆AB的两端分别受到FA和FB的作用(图2.2)。又如在起重机上挂一重物(图2.3(a))，重物受到绳索拉力T和重力W的作用(图2.3(b))，这两个力方向相反、作用在同一铅垂线上。图2

5、.2图2.3必须注意:对于变形体来说，二力平衡公理是不成立的。两个力等值、反向、共线的条件只能是二力平衡的必要条件而不是充分条件。例如，绳索的两端受到等值、反向、共线的两个拉力作用时处于平衡状态(图2.4(a))，但如受到等值、反向、共线的两个压力作用时，就不能平衡了(图2.4(b))。在两个力作用下并处于平衡状态的物体称为二力体，如果该物体是个杆件，也可称二力杆。二力体(杆)上的两个力的作用线必为这两个力作用点的连线。例如，图2.5所示的杆件AB。图2.4图2.5在作用于刚体上的任意力系中，加上或去

6、掉任何一个平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效应。推论力的可传性原理作用在刚体上的力可沿其作用线移动到刚体内任一点，而不改变该力对刚体的作用效应。证明：设力F作用在刚体的A点，如图2.6所示。在实践中，经验也告诉我们，在水平道路上用水平力F推车(图2.7(a))或沿同一直线拉车(图2.7(b))，两者对车(视为刚体)的作用效应相同。2.3.2加减平衡力系公理图2.6图2.7由力的可传性原理可知，对刚体而言，力的作用点已不是决定其效应的要素之一，而是由作用线取代。因此，作用于刚体上的力的三要素是：力的

7、大小、方向和作用线。例如，直杆AB的两端分别受到两个等值、反向、共线的力F1、F2作用而处于平衡状态(图2.8(a))。如果将这两个力沿其作用线分别移到杆的另一端(图2.8(b))，显然，直杆AB仍处于平衡状态。图2.8作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力也作用于该点，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。如图2.9所示，F1、F2为作用于物体上A点的两个力，按比例尺以这两个力为邻边作出平行四边形ABCD，则从A点作出的对角线表示的矢量AC，就是F1与F2的

8、合力R。分力F1、F2合成为合力R可用下列矢量等式来表示：R=F1+F22.3.3力的平行四边形公理图2.9下面考虑几种常见的特殊情况：(1)α=0°，即力F1与F2方向相同。(2)α=180°，即力F1与F2方向相反。此时合力R的方向与分力中较大的一个力的方向相同，其大小为R=F1-F2或R=F2-F1。(3)α=90°，即力F1与F2相互垂直(图2.10)。此时所作的平行四边形成为矩形。合力的大小为R=√F12+F22图2.10如图2.11(a)所示