工程力学课件第一章 静力学基本概念及受力图.ppt

1 * 第一章 静力学基本概念及受力图 §1–1 静力学的基本概念 §1–2 静力学公理 §1–3 约束与约束反力 §1–4 物体的受力分析与受力图 4. 力的单位： 国际单位：牛顿(N) 一、力(Force) 1．定义： ①力是物体与物体之间的相互作用； 2. 力的效应： 3. 力的三要素(决定效应)：大小，方向，作用点（矢量） A F §1-1 静力学基本概念 ②力是物体运动状态改变的原因。 ②变形效应(内效应)。 ①运动效应(外效应)。 二、力系(Force system) 作用在物体上的一群力。 三、力系分类(Force system classification) 力系可分为：平面(Planar)力系、空间(Spatial)力系 ①平面汇交力系(Planar Concurrent force system) 平面力系 ②平面平行力系(Planar Parallel force system) ③平面一般/任意力系(Planar general/arbitrary force system) ①空间汇交力系 空间力系 ②空间平行力系 ③空间一般力系(空间任意力系) 物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动的状态。 四、刚体(Rigid body) 在力的作用下，大小和形状都不变的物体。 五、平衡(Equilibrium) 七、平衡力系(Equilibrium force system) 六、平衡条件(Equilibrium condition) 物体处于平衡状态时，作用在物体上的力系必需满足的条件。 物体平衡时力系。 公理(axiom)：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，它被反复的实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。 公理1 二力平衡公理 作用于同一刚体上的两个力，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 F1 = –F2 作用线共线 §1-2 静力学基本公理 二力构件：只在两个力作用下平衡的刚体。 受力特点：两个力必沿作用点的连线！！ A B C C B F 不计质量 在作用于刚体上的任何一个力系上，加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。 推论1：力的可传性 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。 因此，对刚体来说，力的三要素为大小，方向，作用线。 公理2 加减平衡力系公理 若刚体受三力作用而平衡，其中两力作用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共面。 公理3 力的平行四边形法则(合成与分解) 作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。 推论2：三力平衡汇交定理 公理4 作用力和反作用力定律 两物体间的作用力，总是大小相等、作用线相同而指向相反， 分别作用在这两个物体上。 [证] ∵ 为平衡力系， ∴ 也为平衡力系。 又∵ 二力平衡必等值、反向、共线， ∴ 三力 必汇交，且共面。 公理5 刚化公理 变形体在某一力系作用下处于平衡，若将此变形体刚化为刚体，其平衡状态不变。 此公理表明：刚体的平衡条件是变形体平衡的必要而非充分条件。 约束反力(Reaction)：约束给被约束物体的力(被动力)。 §1-3 约束与约束反力 一、概念 自由体(Free body)：位移不受限制的物体。 非自由体(Constrained body) ：位移受到某些限制的物体。 约束(Constraint)：对非自由体的某些位移施加的限制条件。 ①大小常常是未知的, 必须在约束解除后才能表现出来； ②方向总是与约束限制的物体的位移方向相反； ③作用点在物体与约束相接触的那一点。 约束反力特点： G N1 G