工程力学(第1章 静力学的基本概念).pptx

工程力学

EngineeringMechanics全国高等教育自学考试指导委员会

上卷理论力学工程力学

EngineeringMechanics第一篇静力学

静力学的基本概念静力学是研究物体或物体系统在力系作用下平衡规律的科学。力系是指作用于物体上的一群力。平衡是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线平移（其上各点作相同的匀速直线运动），在工程中，一般是指物体相对于地球保持静止。能够使物体保持其平衡状态的力系是平衡力系。静力学主要研究下面三个问题： 1.物体的受力分析； 2.力系的等效简化； 3.力系的平衡条件及其应用。

第1章静力学的基本概念工程力学

EngineeringMechanics1.1力和力偶

1.力的定义力是物体间相互的机械作用。 运动效应（外效应） 变形效应（内效应）2.力的三要素力的大小、力的方向和力的作用点。是定位矢量。对刚体而言，力的三要素为力的大小、力的方向和力的作用线。静力学的基本概念1.1.1力和力矢量作用线1.1力和力偶

1.力的定义2.力的三要素3.力矢静力学的基本概念1.1.1力和力矢量作用线力的大小和方向称为力矢，是自由矢量。用符号或表示，F表示其大小。力的大小的国际单位为牛[顿]，符号为N。1.1力和力偶

力对点O之矩的定义：静力学的基本概念1.1.2力对点（轴）之矩作用线点O为矩心，距离d为力臂。力矩的单位为牛·米(N·m)力对点之矩使刚体产生绕该点的转动或具有转动趋势。可用右手法则表示。1.力对点之矩1.1力和力偶其大小可由力乘以力臂计算得到：

静力学的基本概念1.1.2力对点（轴）之矩作用线对刚体而言，力矢和力对点之矩两个矢量确定了力的三要素。1.1力和力偶注意到与、都垂直，且的大小为d的单位矢量为（注意）即点B可由力矢和方便地唯一确定，从而力F的作用线唯一地确定。

静力学的基本概念1.1.2力对点（轴）之矩作用线对刚体而言，力矢和力对点之矩两个矢量确定了力的三要素。即一个力系的作用效应可以由该力系的所有力矢的矢量和（称为该力系的主矢，记为）,以及对某点之矩的矢量和（称为该力系对该点的主矩，记为）所确定。1.1力和力偶

设l为过点O的任意轴，静力学的基本概念1.1.2力对点（轴）之矩作用线2.力对轴之矩为l轴正方向的单位矢量。力对l轴之矩为力对轴之矩是标量，是力使刚体产生绕该轴转动效应的度量。如：开门或关门，使用扳手拧螺母等。1.1力和力偶

等值、反向、不共线的二力所组成的特殊力系称为力偶。静力学的基本概念1.1力和力偶1.1.3力偶和力偶矩1.力偶的定义二力作用线所组成的平面称为力偶的作用面；二力作用线之间的垂直距离d称为力偶臂。力偶中的二力的力矢满足

力偶的性质：力偶的主矢恒为零。力偶对任一点的主矩不为零，且与该点的位置无关。静力学的基本概念1.1力和力偶2.力偶矩力偶中二力对任一点的矩等于其中一个力对另一个力的作用点的矩，称为力偶的力偶矩，与矩心的位置无关，其大小为，1.1.3力偶和力偶矩常表示为矢量M。

力偶的性质：力偶的主矢恒为零。力偶对任一点的主矩不为零，且与该点的位置无关。静力学的基本概念1.1力和力偶2.力偶矩力偶对刚体的作用效应是使刚体产生转动或转动趋势，完全取决于力偶的力偶矩矢量。如：双手共同作用转动自行车车把。1.1.3力偶和力偶矩

静力学的基本概念1.1力和力偶1.1.4直角坐标系下力、力矩与力偶矩的表达和计算1.力的投影x轴的单位矢量为

静力学的基本概念1.1力和力偶1.1.4直角坐标系下力、力矩与力偶矩的表达和计算2.空间直角坐标系下力、力矩与力偶矩的表达x,y,z轴的单位矢量分别为r分别为力对x，y，z轴之矩。

静力学的基本概念1.1力和力偶1.1.4直角坐标系下力、力矩与力偶矩的表达和计算2.空间直角坐标系下力、力矩与力偶矩的表达r分别为力对x，y，z轴之矩。drB向xOy平面投影后力对轴之矩等价于该力在与该轴垂直的平面内的投影对该轴在此平面内的投影点之矩。

静力学的基本概念1.1力和力偶1.1.4直角坐标系下力、力矩与力偶矩的表达和计算2.空间直角坐标系下力、力矩与力偶矩的表达rdrB向xOy平面投影后又当力与轴共面时（平行或相交），力对该轴