1第一章力和力矩.ppt

理论力学教案 例1.2 镗刀杆的刀头P点处受切削力F作用如图示, F 的大小为500 N，与（Oxy z）各轴的夹角分别为108°，81°和165°，作用点P 位于（Oxy ）坐标面内，与y 轴和x 轴的距离分别为7.5mm和200mm，求力F 对刀杆根部点O的力矩。 解：先计算 F 沿（Oxyz）各轴的投影，得到 将上式和x =7.5mm，y =200mm，z = 0代入式（1.3.2），算出 也可以利用矩阵式（1.3.4）计算，得到 1.4 力对轴的矩 力对轴的矩 * * 静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。 静力学主要研究： 力系的简化和力系的平衡条件及其应用。 第一篇 静 力 学 刚体 就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。 吊车梁简化为一刚性梁 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。 平衡 力系：是指作用在物体上的一组力。 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。 若作用于同一刚体的两组不同力系能使该刚体的运动状态产生完全相同的变化，则称这两组力系互为等效。 一个力系用其等效力系来代替，称为力系的等效替换。 用一个简单力系等效替换一个复杂力系，称为力系的简化。 若力系与一个力等效，则称后者为该力系的合力。 平衡力系也可定义为简化结果为零的力系。 静力学的五个公理 （1）)二力平衡公理； （2）增减平衡力系公理； （3）力的平行四边形公理； （4）作用与反作用公理； （5）刚化公理。 力的单位： 国际单位制：牛顿(N) 千牛顿(kN) 1.1 力的性质 1．定义： 力是物体间的机械作用。 2. 力的效应： （1）运动效应(外效应) （2）变形效应(内效应)。 3. 力的三要素：大小，方向，作用点 F 第一章 力 和 力 矩 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 | F1 | = | F2 | 方向相反、作用线共线， F1 = –F2 作用于同一个物体上。 对刚体来说，上面的条件是充要的。　 　 二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。 对变形体来说，上面的条件只是必要条件。 二力杆 AEG在自重不计的情况下可看成两力体。 在已知力系上增加或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。 推论：力的可传性原理 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。 增减平衡力系公理 力的平行四边形公理 合力方向用正弦定理： 合力计算用余弦定理 在同一作用点上作用的两个力，其合力的大小与方向由平行四边形的对角线来确定。 作用和反作用公理 作用力与反作用力同时存在，大小相等、方向相反、沿同一作用线分别作用与不同的物体。 作用力与反作用力 刚化公理 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。 刚化公理告诉我们：处于平衡状态的变形体，可用刚体静力学的平衡理论。 例1.1 在水平软绳的中心A点处悬挂一重量为W的物体（图a） 使绳子产生变形，相对水平线倾斜 角，求绳的拉力 和 （拉力沿着拉直的绳方向）。设 ， 计算拉力的大小。 解：根据刚化公理，绳的左右两边拉力 和 的合力 应与重力 平衡，即 合力 W 则 F1 ，F 2 和 W 必组成封闭的力三角形（见图b）， 利用几何关系导出 代入 ， 算出 ， 约为重力的6倍。 讨论1 人重150斤，绳的最大拉力为170斤，绳长11米，不可伸长。人能不能用手攀绳到对面？ 10米 假设研究人运动到绳的中间位置 W F1 F2 结论：不能用手攀绳到对面。 重5顿的钢梁，钢索的最大拉力为10顿，绳与梁的夹角为150，吊车能不能吊起钢梁？ 讨论2 150 150 W 如再考虑起吊加速度