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第1节 力的概念与性质;一、力的基本知识;2. 力的三要素
力的作用效果取决于三个要素,即力的大小、方向和作用点。
(1)力的大小 指物体间相互作用的强弱,单位是N(牛)或kN(千牛)。
(2)力的方向 指作用力的指向和方位。
(3)力的作用点 指力作用在物体上的位置。
注意:力是一个既有方向又有大小的矢量。
如图1-2所示,力的大小不同,作用位置不同,作用的方向不同,都会产生不同的效果。
;3.力的矢量表示
在力学中有两类量:标量和矢量。标量只考虑力的大小,如质量、长度等;矢量既考虑大小,又要考虑方向。
注意:力是矢量,既有大小和又有作用的方向。
通常力用带箭头的线段表示,箭头的指向表示力的方向,线段的长度按一定的比例表示力的大小。
力的矢量用在图示中黑体字F表示,如图1-3所示。 ;二、力的基本;2. 二力平衡公理
作用于某刚体上的两个力,使该刚体保持平衡的必要与充分的条件:这两个力大小相等、方向相反、且作用在同一直线上。简称二力等值、反向、共线,如图1-4所示。用矢量表示为
F1=-F2
+ F2
; 利用二力平衡公理可以得出一个推论:作用于刚体上的力,可以沿其作用线移动到该刚体上的任一点,而不改变它对刚体的作用效果。称为力的可传递原理。如图1-5a所示。合力用公式表示为
FR=F1+ F2 ;3. 力的平行四边形法则
作用于某一点的两个力可以合成为一个合力,其合力也作用于该点,合力的大小由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线来确定,如图1-6所示。
利用力的平行四边形法则,还可以把作用于物体上的一个力分解为相交的两个分力,分力与合力作用于同一点上。通常将分力分解为方向已知、相互垂直的两个分力。如图1-6b所示,这种分解称为正交分解。
;小结:
1.力的概念。
2.力的基本性质。
;谢 谢;第2节 约束与约束反力;一、约束与约束反力;2. 约束反力
约束作用于物体上的力称为约束反力, 简称约束力。
如火车铁轨约束车轮只能在轨道上运动,轨道作用于车轮上的力称为约束反力。
注意:
①约束反力一般是未知力,往往是需要求解的。
②约束反力的方向根据约束的类型来确定,大小用平衡条件来计算。;二、常见的约束类型;2. 光滑面约束
两物体的接触面是光滑的刚性面,摩擦力忽略不计,称为光滑面约束。
注意:
①光滑面约束只能限制物体过接触点沿接触面的公法线方向的运动,不能限制物体在接触面的切线方向的运动。
②约束反力沿接触点的法线方向,并指向被约束的物体,称为法向反力,常用FN表示这类约束反力,如图1-8所示。;3. 铰链约束
用圆柱销将两个构件连接在一起,构件只能绕销轴的回转中心转动,不能产生相对位移,这类约束称为铰链约束。
?
(1) 固定铰链支座
两个构件之一固定在支承面上,称为固定铰链支座,如图1-9所示。
; (2) 活动铰链支座
铰链支座下面装有几个滚轴,使铰链支座在支承面上能任意移动,称为活动铰链支座,如图1-10所示。
;4. 固定端约束
构件的一端固定、另一端为自由的支座称为固定端约束。
注意:构件的固定端既不能转动,也不能移动,如图1-11所示。
固定端约束的受力分析如图1-12所示,用MA表示约束力偶。
;小结:
1. 约束与约束反力的概念。
2.常见的约束类型。
;谢 谢;第3节 物体的受力分析与受力图; 在工程实际中,为了求出某个构件的未知受力,需要根据已知的力,应用平衡条件来求解。因此,首先要确定构件受到几个力的作用,每个力的作用位置和作用方向,这个分析的过程称为物体的受力分析。
为了清晰地反应物体的受力情况,必须将所研究的物体从周围物体中分离出来,用相应的力代替周围物体的作用,单独画出它的简图,这个过程称为取分离体或取研究对象。
在分离体上画出所有主动力和周围物体对它的约束力,得到分离体的受力图,称为物体的受力图。
; 画受力图的一般步骤:
(1)画出分析对象的分离体简图;
(2)在简图上标出已知力;
(3)在简图上解除约束处画出约束反力。
; 例1-
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