第01章静力学公理和物体的受力解说.ppt

理论力学 绪论、第一章 静力学公理和物体的受力分析 一、为什么要学习理论力学？ 二、如何学好理论力学？ （1）深刻认识基本概念与基本理论 （2）联系实际、勤于思考 （3）多做练习题 三、作业 每周第一次课交作业，用活页纸，课代表负责 四、考试 （1）认真听课、做笔记 （2）课后及时看书 （3）做好课后作业 一、理论力学的研究对象 ——刚体与质点的机械运动 机械运动：物体的空间位置随时间的改变 二、理论力学的研究内容 ——静力学、运动学、动力学 刚体：在力作用下，内部任意两点间的距离始终保持不变的物体. 质点：考虑质量，不计大小与形状的物体。 静力学 研究物体的受力分析、力系的等效替换（或简化）、建立各种力系的平衡条件的科学． 运动学 只从几何的角度来研究物体的运动，而不研究引起物体运动的物理原因。 研究受力物体的运动和作用力之间的关系。 动力学 三、理论力学的任务 1. 直接解决工程技术问题 2. 为后续课程学习提供理论基础 经验总结 静力学 由已知力求未知力（大小、方向） 运动学 由已知运动求未知运动 （运动方程、速度、加速度等） 动力学 已知力求运动 已知运动求力 一、力：物体间的相互作用，使物体的机械运动状态改变 §引言 静力学基本概念 力系：作用于同一物体上的一组力 物体受力平衡：物体相对于地面静止或匀速直线运动 力系平衡：力系作用于某一物体上，使该物体受力平衡 判断以下两组力是否为力系： 力系 非力系 二、力的外效应与内效应 外效应：使物体的速度等机械运动状态发生改变（运动效应） 内效应：使物体产生形变（变形效应） F1 F2 F F′ F F F 三、力与力系 力的三要素：大小、方向、作用点 力的作用线：过力的作用点代表力的方位的直线 平面力系：所有力的作用线在同一平面内的力系 平面汇交力系：平面内所有力的作用线汇交于同一点 平行力系：所有力的作用线相互平行 平面任意力系：力系中各力的作用线都在同一平面内，既不汇交于一点，又不全部平行 等效力系：对同一物体作用外效应相同 力的示意图： F 例1： 10N 20N 15N 25N 10N 20N 20N 10N ? § 1-1 静力学公理 一、二力平衡公理：刚体上两平衡力等值、共线、反向 二、加减平衡力系公理：作用于刚体的任意力系上加上或减去任一平衡力系，对刚体的作用效应不变 推理1（力的可传性原理） A B F A B F A B F F F 说明：此推理适用于刚体或质点（拉紧的绳子视为刚体） 三、力的平行四边形法则 1、平行四边形法则 O F1 F2 FR O x y F Fx Fy 常用： θ 2、三角形法则 O F1 F2 FR 3、多边形法则 O F1 F2 F3 F4 FR 推理2（三力汇交原理）当刚体受三个力作用而平衡时，若其中任何两个力的作用线相交于一点，则其余一力的作用线也通过该点，且三个力处于同一平面。 条件：刚体在三力作用下平衡且二力相交 结论：三力汇交于一点，且共面 F1 F2 F3 四、作用与反作用定律：两物体间相互作用的力大小相等、共线、反向，分别作用在两个物体上 FC FC′ 五、刚化公理 变形体在受力平衡状态下，可将该物体视为刚体。例如拉紧的绳子。 § 1-2 约束与约束力 一、基本概念 自由体：可以在空间任意运动的物体。 非自由体：受到周围的阻碍而不能任意运动的物体。 约束：物体受到周围物体的限制，这种周围物体称为约束。 约束反力：周围物体对被约束物体的力的作用。 二、约束反力的方向 约束反力总是作用在被约束物体与约束物体的接触处，其方向总是与约束所能限制的运动或运动趋势方向相反。 三、约束类型及其约束反力☆ 1. 柔性体约束：限制绳索伸长方向的运动。 FT 2. 光滑面约束：反力过接触点垂直于接触面指向被约束物体。 FN A B C FA FB FC FN FA FB 3. 固定铰链支座（定铰）： Fx Fy A B 如： 4. 活动铰链支座（动铰）： A B 如： FN 5. 中间铰： O A B C D E M E M Fx Fy Fx Fy 6. 固定端 A B FAx FAy MA 7. 二力杆：杆件两端铰支，杆件中部不受力 二力杆受力方向沿两个铰支点的连线方向 附注: 1. 向心轴承 Fx Fy 3. 止推轴承 4. 各种约束类型空间问题延伸 2. 球铰 § 1-3 受力分析与受力图 一、解除约束原理 当受约束的物体在某些力的作用下处于平衡，若将其部分或全部的约束除去，代之以相应的约束力，则刚体的平衡不受影响。 二、分离体与受力图 1. 分离体：解