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第一章 静力学基本公理和物体的受力分析 §1-1刚体和变形固体的概念 一、力的概念 1．定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的 运动状态发生改变或使物体产生变形。 2. 力的效应： ①运动效应 (外效应) ②变形效应 (内效应)。 （如无特别声明，本课程只研究力的外效应） 3. 力的三要素：大小，方向，作用点。  表示为：F ，手写为F F 力是矢量 力的单位： 国际单位制：牛顿(N) 千牛顿 (kN) 力系：是指作用在物体上的一群力。 平衡力系：物体在力系作用下处于平衡，我们称这个力系 为平衡力系。 等效力系：用一个力系代替另一个力系，而不改变原力系 对刚体的效应，称此两力系等效或互为等效力系。 二.平衡 是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运 动的状态。 三.刚体 就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。 四、静力学公理 公理：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，它被反复的 实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。 公理1 二力平衡公理 作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是： 这两个力大小相等、方向相反、作用线共线，作用于同一 个物体上。 (简称等值、反向、共线） 注意：F F F 1 F 2 1 2 说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的 ②对变形体来说，上面的条件只是必要条件 (或多体中) ③二力构件：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力构件。 公理2 加减平衡力系公理 在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原 力系对刚体的效应。 推论1：力的可传性 作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一 点，而不改变该力对刚体的效应。 因此，对刚体来说，力的三要素为：大小、方向、作用线 力是滑移矢量 公理3 力的平行四边形法则 作用于物体上同一点的两个力可合成 一个合力，此合力也作用于该点，合力的 大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的 平行四边形的对角线来表示。即 R F F 1 2 力三角形→ 推论2 ：三力平衡汇交定理 当刚体受到三力作用而平衡时，若 有两力交于一点，则此三力必构成 平面汇交力系。 [证] ∵F1 , F2 , F3 为平衡力系， ∴ R , F 也为平衡力系。 3 又∵ 二力平衡必等值、反向、共线， ∴ 三力 F1 , F2 , F3 必汇交，且共面。 公理4 作用力和反作用力定律 两物体间的相互作用力即作用力与反作用力，总是大小相等、 方向相反、作用线重合，并分别作用在这两个物体上。 [例] 吊灯 公理5 刚化原理 变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体变成 刚体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。 公理5告诉我们：处 于平衡状态的变形体， 可用刚体静力学的平 衡理论。 §1-2 力的投影及荷载分类 一、力的投影 1.力