xsWCH静力学公理与物体受力分析.ppt

静力学概念及公理 * * 理论力学 Theoretical Mechanics * 主讲教师：祝 瑛 静力学篇 第2章 静力学公理 与物体受力分析 综合实验楼508 Tel第2章 静力学公理 与物体受力分析 §2-0静力学基本概念 §2-1静力学公理 §2-2约束和约束力 §2-3受力分析和受力图 刚体 变形体 刚体的定义：在力的作用下，物体内部任意两点间的距离保持不变。 ——即在力的作用下不变形的物体称为刚体，反之称为变形体。 * 刚体是实际物体被抽象化了的力学模型。 一、刚体的概念 §2-0 静力学基本概念 静力学 主要研究刚体在力系作用下的平衡规律。 *力(Force) ：是物体间的相互机械作用。 *力系(System of Forces) ： 指作用在物体上的一群力。 *平衡(Equilibrium) ：指物体相对惯性参考系 保持静止或作匀速直线运动。 * 平衡力系(Equilibrium Force System) ： 指能够保持物体处于平衡状态的力系。 二、力和力系的概念 * 运动效应或外效应 *变形效应或内效应 力的作用效应： * 力对物体的作用效应决定于力的三要素： 大小、方向和作用点。 力的三要素表明，力是有固定作用点的定位矢量。 力的三要素 包括力的作用线的空间方位及指向 力的作用线 F F=|AB| a B a F B 力矢量 单位矢量 A A F0 基准轴 方位角 作用线 大小 * 力的三要素表明，力是有固定作用点的定位矢量。 汇交力系 力偶系 平行力系 任意力系 力 系 平面力系 空间力系 1. 物体的受力分析；画物体的受力图 2. 力系的等效替换（或简化）； 将作用于物体上的一个力系用另一个力系代替后，而不改变原力系对物体的作用效果，则称此二力系等效 或互为等效力系(Equivalent Force System) 。 3. 力系的平衡条件及其应用。 用一个简单力系等效地替换一个复杂力系对物体的作用，称为力系的简化(Reduction Force System) 。 若一个力与一个力系等效，则称该力为此力系的合力(Resultant Force) ；力系中的各力称为该合力的分力(Component Force) 。 三、静力学研究的三个问题： §2-1 静力学公理 公理1 力的平形四边形法则 公理2 二力平衡公理 公理3 加减平衡力系公理 公理4 作用与反作用定律 公理5 刚化公理 公理 1 力的平形四边形法则 作用在物体上同一点的两个力，可合成一个合力，合力的作用点仍在该点，其大小和方向由以此二力为边构成的平行四边形的对角线确定。 FR=F1+F2 力的三角形法 FR=F1+ F2 + ?+Fn =SFi （i=1,2, ? ,n） 力多边形法则：共点力系可合成为一通过汇交点的合力，其大小和方向等于各分力的矢量和。 FR =0 ·给出了复杂力系简化的基本方法, ·是力的合成基本法则，也是力的分解法则。 力的平形四边形法则: F=F1+F2 公理 2 二力平衡公理 作用在刚体上的两个力，使刚体平衡的必要和充分条件是：两个力的大小相等，方向相反，作用在同一直线上。即 等值、反向、共线 F1= -F2 ·揭示了最简单的力系平衡条件。 ·只在二力作用下平衡的刚体称为二力体 或二力构件。当构件为直杆时称为二力杆。 二力平衡公理