01第一章 静力学公理与物体受力分析

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1、烟台南山学院机电工程学院理论力学讲稿《第一章静力学公理与物体受力分析》Part1静力学(Statics)Chapter1静力学基础§1－1静力学基本概念一、静力学的任务研究物体在力的作用下平衡的规律及其应用。平衡（equilibrium）：运动状态不变称为平衡。严格地讲指相对于惯性参考系处于匀速运动或静止状态。一般所谓的平衡状态，是指相对于地面的平衡状态，特别指相对于地面的静止状态。静力学静力分析受力分析，求平衡力强度、刚度平衡满足一定的条件动力学研究的基础二、力和力系1、力（force）例子：推车、拉伸弹簧力是物体间的相互作用，这种作用可以使物体的运动状态和形状发生变化——力的效应

2、（effect）。力学只研究力的效应，而不追究其物理来源，事实证明，力的物理来源与力的效应无关。我们约定，力使物体运动状态发生改变的效应称为运动效应或外效应（externaleffect），力使物体产生变形的效应称为变形效应或内效应（internaleffect）。力的大小、方向和作用点是表征力的全部性质的三要素。这三个要素决定了力的作用效果。——作用点——力的作用位置的抽象。（实际上不是一个点）通过力的作直接接触场用点，按力的方向画出分布力集中力来的线——可以代换为产生同样效作用线果的一个力或几个力（刚体）。方向：自由静止的质点受此力产生运动的方向（方位、指向）。大小：作用的强弱，

3、产生效果的大小。国际标准：N、kN，工程制：kgf、tf。矢量（vector）和标量（scalarquantity）。力是一种矢量，符合矢量的运算法则（定位矢）21烟台南山学院机电工程学院理论力学讲稿《第一章静力学公理与物体受力分析》自由矢量（freevector）？滑动矢量（slidingvector）？固定矢量（fixedvector）？表示为有向线段，注以或F。的意义：表示此力，矢量（大小、方向、作用点）。仅表示此力的大小，2、力系（systemofforces）同时作用于同一物体或物体系上的一群力，称为力系。可分为平面力系、空间力系，也可细分为共点力系（systemoffor

4、cesappliedatthesamepoint）、汇交力系（systemofconcurrentforces）、平行力系（systemofparallelforces）等等。力对物体的作用效果取决于它的特征，不同特征的力或力系的作用效果不同。但经验告诉我们，两个不同组合的力系可能对物体产生相同的作用效果。这时，我们就说，这两个力系是等价的，彼此可以代替。等效力系（equivalentforcesystem）：对物体产生同样力学效果的两个力系，互称等效力系。在特殊情况下，一个力可以和一个力系等效，这个力就称为该力系的合力（resultantforce/compositeforce）对

5、等效力系的严格定义将在今后给出。（涉及力系的主矢和主矩）平衡力系（equilibriumforcesystem）如果物体在一群力的共同作用下处于平衡状态，换言之，这一群力对物体的作用与不加任何力——零力系——等效，这一群力称为平衡力系。显然，平衡力系各力间互成平衡，平衡力系中的任一力称为其它诸力的平衡力。三、力学模型（mechanicalmodel）人们开始研究力学时，建立概念或者定律都是以对自然的直接观察和在生产、生活中的经验为依据的。之后，系统地组织科学实验逐渐成为科研的重要手段。从观察和实际中所得的感觉和经验上升为理性认识，必须抓住事物和现象的内部联系，这样，就必须在被观察的现

6、象（往往是相当复杂的研究对象）中，抽出最重要的、带本质性的因素和特征，而撇开其余次要的、影响不大的东西，这就是科学研究中的抽象化方法（abstract）。把作机械运动（或受力作用）的物体抽象化，人们提炼并建立了力学模型的概念。以下，是物体的一些力学模型：1、刚体（rigidbody）受力或温度的变化都会导致物体变形。但如果研究的问题可以或者暂时可以不考虑物体的变形，即可以忽略力的内效应或者说撇开物体的变形性，我们建立起刚体的概念——在受力的情况下保持形状、大小不变的物体。（刚体静力学）Ex1.机床主轴（万分之二到万分之五）轴承倾角Ex2.钢件受拉（小于原长度的千分之一）21烟台南山学

7、院机电工程学院理论力学讲稿《第一章静力学公理与物体受力分析》2、质点（particle）当物体的运动范围比它本身的尺寸大得多的情况下，我们把物体当作只有质量而没有大小的所谓质点，——撇开了物体的广延性。定义：具有一定质量的几何点称为质点。·前进中的火车不同的角度有不同的抽象（例如对车轮上的各点）·地球绕太阳旋转，天文单位（）3、质点系（systemofparticles）定义：许多（有限或无限）相互联系着的质点组成的系统。可变质点系（机构、流体），不可变质