1静力学基本概念与物体受力分析.ppt

§2 约束与约束力 （五）二力构件/二力杆 二力平衡原理：作用于刚体上的两个力为平衡力系的充分必要条件是：此二力等值、反向、共线。 若刚体上只有两点受力且不计其质量，则该刚体称为二力构件或二力杆。作用力沿两点连线、大小相等、方向相反。 W 不计杆件自重 W 　　力可以用一个矢量表示。如图所示，矢量的模按一定的比例尺表示力的大小；矢量的方位和指向表示力的方向；矢量的起点(或终点)表示力的作用点。 力的矢量表示 A B F 公理1 力的平行四边形规则 　　作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。或者说，合力矢等于这两个力矢的几何和，即 A 它是力系简化的基础。 静力学公理 F1 FR F2 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、沿同一条直线。 　　此公理提供了一种最简单的平衡力系。对于刚体此条件是充要条件，但对变形体只是必要条件而不是充分条件。 只受两个力作用而平衡的构件，叫二力构件。 公理2 二力平衡公理 F F A B 在作用于刚体上的已知力系上，加上或去掉任意个平衡力系，不改变原力系对刚体的作用效果。 该公理是力系简化的理论依据。 公理3 加减平衡力系公理 作用在刚体上的力可沿其作用线任意移动，而不改变该力对刚体的作用。 　　作用于刚体上的力的三要素为：大小、方向、作用线。 　　作用于刚体上的力是：滑动矢量。 推论1 力的可传性原理 A F B A B F F1 F2 A B F2 = = 作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点。 说明不平行三力平衡的必要条件，即：三力平衡必汇交。三力汇交不一定平衡。 推论2 三力平衡汇交定理 F1 F2 A B C F3 两物体间相互作用的作用力和反作用力总是同时存在，大小相等，方向相反，沿同一直线，分别作用在这两个物体上。 它是受力分析必需遵循的原则。 公理4 作用与反作用公理 　　当变形体在已知力系作用下处于平衡时，如果把该物体变成刚体，则平衡状态保持不变。 它建立了刚体力学与变形体力学的联系。 公理5 刚化原理 解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即确定研究对象；然后考查和分析它的受力情况，这个过程称为进行受力分析。 分离体——把研究对象解除约束，从周围物体中分离出来，画出简图。 受力图——将分离体所受的主动力和约束反力以力矢表示在分离体上所得到的图形。 　 解除约束原理：当受约束的物体在某些主动力的作用下处于平衡，若将其部分或全部约束解除，代之以相应的约束反力，则物体的平衡不受影响。 §3 受力图 ①选研究对象； ②取分离体； ③画上主动力； ④画出约束反力。 必要时需用二力平衡共线、三力平衡汇交等条件确定某些反力的指向或作用线的方位。 注意：(1)受力图只画研究对象的简图和所受的全部力；(2)每画一力都要有依据，不多不漏；(3)不要画错力的方向，反力要和约束性质相符，物体间的相互约束力要符合作用与反作用公理。 受力分析的步骤 §3 受力图 关键：根据约束的类型画出研究对象的约束力 步骤：①选研究对象；②取分离体； ③画上主动力；④画出约束反力。 §3 受力图 例：结构如图所示，不计构件自重，画出AB杆的受力图。 D C W A B W A B D C A B W C CD杆为二力杆 §3 受力图 例：画出AB杆的受力图。 (b) C B A D (a) A B C D §3 受力图 例：画出滑轮、CD杆、AB杆和整体受力图。 W W W A B C D 1、研究滑轮 2、研究CD杆 不计杆件和滑轮自重 §3 受力图 A B C 3、研究AB杆 4、研究整体 W A B C D W W W W C A B 注意：研究整体时，不画物体间的内力。 §3 受力图 W W W W C A B 注意： 区分内力和外力； 内力和外力随研究对象不同而不同； 研究整体时，不画物体间的内力。 画受力图应注意的问题 除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机械作用力，要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处必有力，力的方向由约束类型而定。 2、不要多画力 要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的。 1、不要漏画力 约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作