2＿第1章静力学基础.ppt

第一部分 静力学 静力学主要内容 静力学基本概念 力系的等效简化 约束与约束反力 力系的平衡 摩擦与摩擦力 第一章 静力学基础 学习要求 1、正确掌握力的基本概念以及关于力性质的基本原理； 2、正确掌握力平衡的基本概念，掌握二力平衡与三力平衡的条件，能够正确判断二力杆或二力构件； 3、正确分析各种常见的约束，并能根据约束的性质确定约束力； 4、初步掌握受力分析的基本方法，学会取隔离体、画受力图。 1-1-2静力学公理 公理一 二力平衡公理 作用于刚体上的两个力，如果大小相等、方向相反、且沿同一作用线，则它们的合力为零，此时，刚体处于静止或作匀速直线运动。 2.力对点之矩几点结论 ： 力对点之矩是一种矢量； 矢量的模 ?矢量方向由右手定则确定； 矢量作用在O点,垂直于r和F所在的平面。 3.力对轴之矩 实例 先看如图实例，如果作用力作用在垂直于门板方向，则开关门都很容易；如果作用在门板平面内，则无法开关门。对于任意方向的作用力，可以分解为图示的三个力，易知与门轴平行和相交的分力Fy 、Fz，都不能使门发生转动；只有Fx 能使门轴转动。 力对轴之矩的定义?? ??定义:力使物体绕某一轴转动效应的量度,称为力对该轴之矩。显然，这和力对点之矩的定义是不完全相同的。 方法二：将力向三个坐标轴方向分解,分别求三个分力对轴之矩，然后将三个分力对轴之矩的代数值相加。 要注意，与轴平行和相交的力对轴之矩是0。 力对轴之矩代数量的正负号 力对轴之矩是个代数量，它的正负号也是用右手定则确定。如果拇指方向与坐标轴方向一致，则为正；如果拇指方向与坐标轴方向相反，则为负。? 力对轴之矩与力对点之矩的关系 如图，因为力对点之矩|Mo(F)| = Fd ，力对轴之矩Mz(F) = Fxyd ，其中Fxy = Fcosα，所以Mz(F) = |Mo(F)| cosα。? ? 结论：力对点之矩的矢量在某一轴上的投影,等于这一力对该轴之矩 。 特殊情形 ????当轴垂直于r和F所在的平面时,力对点之矩与力对轴之矩在数值上相等。 此时，力对轴之矩与力对点之矩在数值上是相等的。? 1-1-5 汇交力系的合力之矩定理 ??汇交力系的合力之矩定理，汇交力系的合力对某点（或某轴）之矩，等于诸分力对同点（或同轴）之矩的矢量（或代数）和。 ?? 把力F分解成水平方向和铅垂方向两个分力，用MO (F) = MO (F cosa)+MO (F sin a)来计算，这样就比较简单了。 本章作业 P36 1-2、3（b 、d、e ）、5、7、11 1.3.1 约束与约束反力的概念 我们研究物体的运动时，可能遇到两种情况： 物体在空间的运动是不受限制的 物体在空间的运动受到某些限制 显然，气球作为一个自由物体运动，其运动形式无限多——自由物体。 绿色圆柱体在圆槽内的运动受到限制——非自由物体。 我们把那些对非自由物体的限制称为约束 1.3 约束及约束反力 进一步考察绿色圆柱体的运动，它在圆槽内的运动形式取决于两种力的共同作用： 一是使其产生运动趋势的力，如重力、驱动力等，称之为主动力。 二是结构形式对其运动限制的力，称之为约束反力，简称反力。 约束反力实际上反映了物体间的相互作用 我们将上述对非自由体运动限制的约束反力称为理想约束力 无法限制非自由体运动的物体间相互作用的其他约束称为非理想约束力 如摩擦力 1.3.2 常见的理想约束及其约束力的简化 按照牛顿第三定律，约束力是一对作用力与反作用力，它们一定大小相等、方向相反、分别作用在构成运动副的两个刚体上。 下面我们讨论几种常见的理想约束： 1、光滑接触面约束 2、铰链连接约束（中间铰支座） 3、固定铰支座 4、活动铰支座 6、连杆约束力 （链杆约束） 5、柔索约束 两端为圆柱铰 7、齿轮副约束力 节圆公切线 连心线 * * 静力学研究物体作机械运动的特殊情况——物体处于静止状态时力的平衡规律。包括：受力分析、力系的简化、平衡的条件等等。 物体的静平衡是指物体相对于地面保持静止或作匀速直线运动的状态。 1-1 关于力与力系 力是物体间的相互作用，其效果是使物体的运动状态发生改变或物体发生变形. 静力学只研究刚体，因此，只讨论物体在力的作用下整体的平衡问题。 力的单位，采用国际单位时为： 或 牛顿（N） 力对物体的作用效果取决于力的大小、方向与作用点 我们称之为力的三要素。 1-1-1 力的基本概念 (1) 力的三要素 （2） 力系 物体受到若干力的