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第一篇 静力学 引 言 静力学是研究力的性质和力系的合成规律以及力系平衡规律的科学。 第一章 静力学基本知识与物体的受力分析 §1-1 静力学的基本概念 §1-2 力的基本性质 §1-3 约束与约束反力 §1-4 受力分析与受力图 §2、静力学的基本概念 所谓刚体，是指受力时其大小和形状都不发生变化的物体。刚体内任意两点间的距离永远保持不变。 §1-2 力的基本性质 公理一、力的平行四边形公理 力的分解 利用力的平行四边形法则，也可以将一个力按一定的要求分解为两个分力。 公理二：二力平衡公理 作用于刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。 （简言之：二力等值、反向、共线） 公理三：加减平衡力系公理 在作用于刚体上的任何一个力系中，增加或减去任一个平衡力系，不改变原力系对刚体的作用。 公理四：作用力与反作用力公理 任何两个物体间相互作用的一对力总是大小相等、方向相反、沿着同一条直线，并同时分别作用在两个物体上。 公理五：刚化公理 当变形体在已知力系作用下处于平衡状态时，如果把变形后的变形体换为刚体（刚化），则平衡状态保持不变。 * * 工 程 力 学 多媒体课件 烟台大学 土木工程学院 刘 世昕 多媒体课件 多媒体课件 多媒体课件 多媒体课件 多媒体课件 多媒体课件 多媒体课件 多媒体课件 多媒体课件 所谓平衡，是指物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动的状态。在一般工程技术问题中，平衡常常是相对于地球而言的。在静力学中，平衡主要是指物体相对于地球处于静止状态。 必须指出，一切平衡都是相对的、暂时的和有条件的，而运动则是绝对的。 所谓力系，是指同时作用于物体上的一群力。 所谓力系的合成，就是将作用于某一物体上的已知力系变换为与它等效、并比它简单的力系。力系的合成也称为力系的简化。 1.1 物体的受力分析 所谓受力分析，是指分析物体受到了哪些力的作用，以及每个力的作用位置和作用方向的过程。 1.2 力系的简化 力系——同时作用于某一研究对象上的一群力称之为力系。 将一个复杂的力系用一个简单的力系来替换称之为力系的简化。亦称力系的等效替换。 等效力系——若两个力系对同一物体的作用效应相同，则此二力系互为等效力系。 若一个力和一个力系等效，则该力称为此力系的合力。 1.3 力系的平衡条件 若物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线平动，则称此物体处于平衡。 作用于物体上的力系使物体处于平衡状态所应满足的条件成为力系的平衡条件。 静力学主要研究以下三个方面的问题： 4. 单位： 牛顿(N) 千牛顿(kN) 第一章 静力学基础及物体受力分析 §1-1 静力学基本概念 一、力的概念 1．定义：力是物体间的相互机械作用，这种作 用可以改变物体的运动状态。 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 A F 力系：是指作用在物体上的一群力。 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。 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。 二.刚体 就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。 三.平衡 A F 力的类型：通常将力分为集中力和分布力两类。 集中力——当力的作用范围比较小时可认为该力是作用于范围中心点上的一个力，故称之为集中力。如重物施加于梁上的力、支座对梁的支承反力等。 Q RA RB 分布力——当两物体间的作用范围比较大时，其相互作用称之为分布力。例如作用于飞机机翼上的空气动力是分布在整个机翼表面上的面积分布力(简称“面力”)，物体的重力不从心则是分布在整个体积内的体积分布力(简称“体力”) 。 以面力为例，在力的作用面上任取一微面，设其面积为?A，其上作用的分布力为?F，则极限 S=l i m ?A?0 ?F ?A 表示面力在P点的强度和方向。 ?A P ?F 分布力的表示和处理要用到微积分的概念和方法。 一般情况下，在力的作用面上，不同点的S的大小和方向是不同的。S的大小s称为分布力的集度(或强度)，其单位为(N/ m2),有时也记为 q或p。 类似地用极限 B=l i m ?V?0 ?F ?V 表示体力在某点M处的强度和方向。 ?F ?V M 在工程实际中常常遇到沿着某一狭长面积分布的力，这种力可以看作是沿着一条线段分布的，称为线分布力或线分布载荷，其单位为(N/ m),一般记为q。 q 刚体的概念 刚体是力学中一种