机械工程 理论力学(第七版) 哈工大 525页.ppt

理理理论论论力力力学学学

绪论

一、理论力学的研究对象和内容

理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学

机械运动是指物体在空间的位置随时间的

改变

平衡指物体相对于地面保持静止或匀速直

线运动的状态，平衡是机械运动的一种特

殊形式。

理论力学研究内容:

静力学研究物体的平衡规律，同时也研究力的一

般性质及其合成法则。

运动学研究物体运动的几何性质，而不考虑物体

运动的原因。

动力学研究物体的运动变化与其所受的力之间的

关系。

二、学习理论力学的目的

1、解决工程实际问题

2、为后续课打基础

静力学

引言

静力学是研究物体在力系作用下的平衡条

件的科学．

静力学解决的三个问题

1、物体的受力分析：分析物体（包括物体系）受哪些

力，每个力的作用位置和方向，并画出物体的受力

图．

2、力系的等效替换（或简化）：用一个简单力系等效代替

一个复杂力系．

3、建立各种力系的平衡条件：研究作用在物体上的各种

力系的平衡条件，并应用这些条件解决静力学实际问

题．

静力学几个基本概念：

刚体：在力的作用下，其内部任意两点间的距离始终保

持不变的物体.

力：物体间相互的机械作用，作用效果使物体的机械运动

状态发生改变．

力的三要素：大小、方向、作用点.力是矢量．

力系：作用在物体上的一群力.可分为：平面汇交（共

点）力系，平面平行力系，平面力偶系，平面任意力系；

空间汇交（共点）力系，空间平行力系，空间力偶系，

空间任意力系．

平衡力系：满足平衡条件的力系称为平衡力系。

第一章静力学公理和物体的受力分析

§1-1静力学公理

公理1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

两个力为边构成的平行四边形的对角线确定，如图所示。



合力大小与方向矢量的和

()FRF1F2()

亦可用力三角形求得合力矢

公理2二力平衡条件

作用在刚体上的两个力，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，且作用在同一直线上。

使刚体平衡的充分必要条件



F1F2

最简单力系的平衡条件

公理3加减平衡力系原理

在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改

变原力系对刚体的作用。

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。

作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为大小、方向

和作用线．

推理2三力平衡汇交定理

作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作

用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个力

的作用线通过汇交点。



平衡时必与共线则三力必汇交O点，且共面．

F3F12

公理4作用和反作用定律

作用力和反作用力总是同时存在，同时消失，等值、反

向、共线，作用在相互作用的两个物体上．

若用F表示作用力，又用F’表示反作用力，则

F=-F’

在画物体受力图时要注意此公理的应用．

公理5刚化原理

变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚

化为刚体，其平衡状态保持不变。

柔性体（受拉力平衡）刚化为刚体（仍平衡）

反之不一定成立，因对刚体平衡的充分必要条件，对

变形体是必要的但非充分的．

刚体（受压平衡）柔性体（受压不能平衡）

§1-2约束和约束力

自由体:位移不受限制的物体.

非自由体:位移受到限制的物体.

约束：对非自由体的位移起限制作用的物体.

约束力：约束对非自由体的作用力．

约大小——待定

束

力方向——与该约束所能阻碍的位移方向相反

作用点——接触处

主动力：约束力以外的力.

工程常见的约束

1、具有光滑接触面（线、点）的约束（光滑接触约束）

光滑支承接触对非自由体的约束力，作用在接触处；

方向沿接触处的公法线并指向受力物体，故称为法向



约束力，用FN表示．

2、由柔软的