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工程力学第1章第1页/共56页 §1–1 静力学基本概念 §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 第一章 静力学基本概念与物体受力分析第2页/共56页 静力学第一章 静力学基本概念与物体受力分析§1-1 静力学基本概念 是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动状态。 一.刚体 就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。二.平衡第3页/共56页 4.力的单位： 国际单位制：牛顿(N) 千牛顿(kN) 静力学三、力的概念1．定义：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AF力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生变化，或使物体发生变形。第4页/共56页 静力学力系：是指作用在物体上的一群力。等效力系：两个力系的作用效果完全相同。力系的简化：用一个简单力系等效代替一个复杂力系。合力：如果一个力与一个力系等效，则称这个力为力系的合力。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。F1ABCF2F3 第5页/共56页 静力学§1-2 静力学基本公理 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 作用在同一直线上， 作用于同一个物体上。刚体F1F2公理：第6页/共56页 静力学说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的。　 　③二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。②对变形体(或多体中)来说，上面的条件只是必要条件。二力杆第7页/共56页 静力学 在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。 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，力作用三要素为：大小，方向，作用线。公理2 加减平衡力系原理推论1：力的可传性原理第8页/共56页 静力学公理3 力的平行四边形法则 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。力的三角形法则FRFR第9页/共56页 静力学 刚体受三力作用而平衡，若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。（必共面，在特殊情况下，力在无穷远处汇交—平行力系。） 推论2：三力平衡汇交定理 ∴ 三力 必汇交，且共面。[证] ∵ 为平衡力系，∴ 也为平衡力系。又∵ 二力平衡必等值、反向、共线，FR第10页/共56页 静力学公理4 作用力和反作用力定律等值、反向、共线、异体、且同时存在。[例] 吊灯第11页/共56页 静力学公理5 刚化原理 变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体变成刚体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。 公理5告诉我们：处于平衡状态的变形体，可用刚体静力学的平衡理论。第12页/共56页 静力学§1-3 约束与约束反力一、概念位移不受限制的物体叫自由体。自由体：第13页/共56页 静力学位移受限制的物体叫非自由体。非自由体：第14页/共56页 静力学①大小常常是未知的；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。约束力特 点：G约束力：约束与非自由体接触相互产生了作用力，约束作用于 非自由体上的力叫约束力或称为约束反力。 约束：对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称为约束。（这里，约束是名词，而不是动词的约束。）FGFN1FN2第15页/共56页 静力学二、约束类型和确定约束反力方向的方法：1. 柔索：由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束绳索类只能受拉，约束反力作用在接触点，方向沿绳索中心线背离物体。第16页/共56页 静力学TF1F2约束力方向与所能限制的物体运动方