第2章力、力矩、力偶.pptx

静力学研究物体作机械运动的特殊情况——物体处于静止状态时力的平衡规律。包括：受力分析、力系的简化、平衡的条件等等。

物体的静平衡是指物体相对于地面保持静止或作匀速直线运动的状态。

第2章力、力矩、力偶

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2.1.1性质一：力的三要素

人们在长期的生产劳动和日常生活中逐渐形成并建立了力的概念。

力的科学定义：力是物体之间相互的机械作用，这种作用的效果是使物体的运动状态发生改变，或者使物体发生变形。

前者称为力的运动效应，或外效应；后者称为力的变形效应，或内效应。静力学中主要讨论力的外效应。

既然力是物体与物体之间的相互作用，那么，力不可能脱离物体而单独存在。有受力物体，必定有施力物体。

2.1力的性质

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实践证明，力对物体的作用效应取决于以下三个要素：

(1)力的大小。指物体间相互作用的强弱程度。国际单位制(SI)中，力的单位为牛[顿](N)或千牛[顿](KN)。1kN=1000N

(2)力的方向。通常包含力的方位和指向两个含义。例如重力的方向是“铅垂向下”，“铅垂”是指力的方位；“向下”是说力的指向。

(3)力的作用点。力的作用点是指力在物体上作用的位置。

描述一个力时，要全面表明力的三要素，因为任一要素发生改变时，都会对物体产生不同的效果。

2.1力的性质

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力的三要素表明力是一矢量。它可用一有向线段来表示，如图所示。

线段的长度按一定比例尺表示力的大小；

线段的方位角和箭头的指向表示力的方向；

线段的起点或终点表示力的作用点。

通过力的作用点，沿力的方向画出的直线，称为力的作用线。

本书中用黑体字母表示矢量，如F表示力矢量；而用普通字母F表

示这个矢量的大小。

F

2.1力的性质

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一般说来，力的作用位置并不在一个点上，而是分布在物体的某一部分面积或体积上。

例如，蒸汽压力作用于整个容器壁，这就形成了面积分布力；重力作用于物体的每一点，又形成了体积分布力。但是在很多情况下，可以把分布在物体上某一部分的面积或体积上的力简化为作用在一个点上。

例如，手推车时，力是分布在与手相接触的面积上，但当接触面积很小时，可把它看作集中作用于一点；又如重力分布在物体的整个体积上，在研究物体的外效应时，也可将它看作集中作用于物体的重心。这种集中作用于一点的力，称为集中力。这个点称为力的作用点。

2.1力的性质

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物体的抽象与简化

•刚体：受力后不产生变形（大小、形状）的物体。•力系：作用于同一个物体上的一组力。

•力系(Systemofforces)的分类

各力的作用线都在同一平面内的力系称为平面力系；各力的作用线不在同一平面内的力系称为空间力系

等效力系(Equivalentforcesystem)

指两个力(系)对物体的作用效果完全相同。

平衡力系(Equilibriumforcesystem)

力系作用下使物体平衡的力系。

2.1力的性质

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性质二、作用力与反作用力公理

两物体间的相互作用力，大小相等，方向相反，作用线沿同一直线，分别作用在两个相互作用的物体上。

A

2.1力的性质

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A

A

附加性质：加减平衡力系公理

在作用于刚体的任意力系上，如再加上或减去任意一个平衡力系，将不改变原力系对刚体的作用效果。

推理1力的可传性

作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。

BF1

A

BF1

F2

同=-同=F

2.1力的性质

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FA

FA

性质三、力的平形四边形公理

作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的

力的平行四边形法则矢量表达式

平行四边形的对角线确定。

F2R

F2

F1

力的三角形法则

2.1力的性质

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A

A

F1

R

结论：力在某轴上的投影，等于力的模乘以力与该轴正向间夹角的余弦。

反之，当投影Fx、Fy已知时，则可求出力F的大小和方向：

力在平面直角坐标轴上的投影

FY=FcosaF,=FCOSB

Fy

F

2.1力的性质

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b´

a´

Fx

b

x

a

O

B

y

力投影的要点：

其中α是F与X轴所夹的锐