第02章+静力学基础课件.pptVIP

第一节 力、力矩及其性质 一、力的基本概念 平面力系 的分类 等效力系—指两个力(系)对物体的作用效果完全相同。 平衡力系—力系作用下使物体平衡的力系。 合力与分力—若一个力与一个力系等效。则该力称为此力系的合力，而力系中的各个力称为该合力的一个分力。 刚体—在力作用下不产生变形或变形可以忽略的物体。 绝对的刚体实际并不存在。 平衡— 一般是指物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动的状态。 二、静力学公理 二力平衡公理 作用在同一刚体上的两个力，使刚体平衡的必要和充分条件是，这两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 受二力作用而处于平衡的杆件或构件称为二力杆件（简称为二力杆）或二力构件。 力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力，可以合成为仍作用于该点的一个合力，合力的大小和方向由以原来的两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线矢量来表示。 三力平衡汇交定理 一刚体受共面不平行的三力作用而平衡时，此三力的作用线必汇交于一点。 证明： 作用与反作用定律 两个相互作用物体之间的作用力与反作用力大小相等，方向相反，沿同一直线且分别作用在这两个物体上。 三、力矩及其概念 一个力作用在具有固定的物体上，若力的作用线不通过固定轴时，物体就会产生转动效果。 力偶的基本性质 第二节 约束与约束反力 约束—阻碍物体运动的限制条件，约束总是通过物体间的直接接触而形成。 约束对物体必然作用一定的力，这种力称为约束反力或约束力，简称反力。约束反力的方向总是与物体的运动或运动趋势的方向相反，它的作用点就在约束与被约束物体的接触点。运用这个准则，可确定约束反力的方向和作用点的位置。 1.柔体约束 由柔软且不计自重的绳索、胶带、链条等构成的约束统称为柔体约束。柔体约束的约束反力为拉力，沿着柔体的中心线背离被约束的物体，用符号FT表示，如图所示。 (a) (b) (c) 光滑接触面约束 4.光滑圆柱铰链约束（简称铰约束） 光滑圆柱铰链约束的约束性质是限制物体平面移动（不限制转动），其约束反力是互相垂直的两个力（本质上是一个力），指向任意假设。 5.固定铰支座 将构件或结构连接在支承物上的装置称为支座。用光滑圆柱铰链把构件或结构与支承底板相连接，并将支承底板固定在支承物上而构成的支座，称为固定铰支座,如图所示。固定铰支座的约束反力与圆柱铰链相同，其约束反力也应通过铰链中心，但方向待定。为方便起见，常用两个相互垂直的分力FAx,FAy表示。 6.可动铰支座 如果在固定铰支座的底座与固定物体之间安装若干辊轴，就构成可动铰支座，如图所示。可动铰支座的约束反力垂直于支承面，且通过铰链中心，但指向不定，常用R(或F)表示。 7.固定端支座 如果构件或结构的一端牢牢地插入到支承物里面，就形成固定端支座，如图(a)所示。约束的特点是连接处有很大的刚性，不允许被约束物体与约束物体之间发生任何相对的移动和转动，约束反力一般用三个反力分量来表示，两个相互垂直的分力FAx（XA）、FAy（YA）和反力偶MA，如图(b)所示，力学计算简图可用图(c)表示。 第三节 受力分析与受力图 方法与步骤： ⒈ 取隔离体（研究对象） ⒉ 画出研究对象所受的全部主动力（使物体产生运动或运动趋势的力） ⒊ 在存在约束的地方，按约束类型逐一画出约束反力 ⒋ 区隔离体时的抛弃部分对分离体的力不能丢。 [例1] ：画出重物和AB杆的受力图。 例2 重量为FW 的小球放置在光滑的斜面上，并用绳子拉住，画出此球的受力图。 【解】以小球为研究对象，解除小球的约束，画出分离体，小球受重力(主动力)FW，并画出，同时小球受到绳子的约束反力（拉力）FTA和斜面的约束反力（支持力）FNB。 例3 水平梁AB受已知力F作用，A端为固定铰支座，B端为移动铰支座，梁的自重不计，画出梁AB的受力图。 【解】取梁为研究对象，解除约束，画出分离体，画主动力F；A端为固定铰支座，用水平和竖直的两个未知力FAx和FAy表示；B端为移动铰支座，它的约束反力用FB表示，但指向可任意假设。 画受力图应注意的问题 ⒈ 不要漏画力：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。 ⒉ 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