理论力学基本原理.pdf

绪论 一、研究对象 理论力学——研究物体机械运动一般规律的科学。 机械运动——物体在空间的位置随时间的改变，是人们生活、生产中最常见的一种运动， 是物质各种运动形式中最简单的一种。本课程研究速度远小于光速的宏观物体的机械运动， 以枷利略和牛顿总结的基本定律(牛顿三定律)为基础，属古典力学的范畴，理论力学研究的 是这种运动中最一般、最普遍的规律，是各门力学分支的基础。 二、研究内容 1、静力学——研究物体在力系作用下平衡的规律。 2、运动学——从几何角度研究物体的运动。（如轨迹、速度、加速度等，不涉及作用 于物体上的力） 3、动力学——研究受力物体的运动与作用力之间的关系。 三、研究方法 1、通过观察和实验，分析、归纳总结出力学最基本的规律。 2、经过抽象化建立力学模型，形成概念。 3、经过逻辑推理和数学演绎，建立理论体系。 4、将理论用于实践，又在实践中验证和发展理论。 四、学习目的 1、为解决工程问题打下一定基础。工程专业一般都要接触机械运动问题。 2、为后续课程打下基础。（例：材料力学、机械原理、机械设计等） 3、理论力学的研究方法有助于培养正确的分析、解决问题的能力。 静力学 静力学——研究物体在力系作用下平衡条件的科学。 静力学研究的物体只限于刚体，又称刚体静力学。 刚体——物体在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变。它是一 个理想化的力学模型。 实际物体在力的作用下，都会产生程度不同的变形。但是，这些微小的变形，对研究 物体的平衡问题不起主要作用，可以略去不计，这样可使问题的研究大为简化。 力 —— 物体间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生改变。 实践表明，力对物体的作用效果决定于三个要素。 力的三要素：1、力的大小 ，2、力的方向，3、力的作用点。 可用一个矢量表示力的三要素： 矢量的模——力的大小 F B 矢量的方向——力的方向 矢量的始端（或终端）——力的作用点 常用黑体字母F表示力的矢量，普通字母F表示力的 F0 N kN A 大小。力的单位： ， 力系——作用于物体上的一群力。 平衡——物体相对于惯性参考系（如地面）保持静止或作匀速直线运动。如：桥 梁、房屋、机床床身、匀速直线飞行的飞机等。 静力学的研究内容： 1、物体的受力分析。分析某个物体共受几个力，以及每个力的作用位置和方向。 2、力系的简化。用一个简单力系等效替换一个复杂力系。 3、建立各种力系的平衡条件，求解平衡问题。 第一章 静力学公理和物体的受力分析 教学要求： 1、掌握静力学公理及其推理。 2、熟悉常见几种约束的性质，掌握约束力的方向。 3、对简单物体系统能熟练地取分离体，画出受力图。 1-1 § 静力学公理 公理——是人们在生活和生产实践中长期积累的经验总结，又经实践反复检验， 被确认是符合客观实际的最普遍、最一般的规律。 公理1——力的平行四边形法则 F1 FR F2 F1 FR A FR F1 O F2 O F2 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。 合力矢等于这两个分力矢的矢量和。 即F =F +F R 1 2 合力也可用力的三角形确定，两分力首尾相接，合力