2025年静力学基本概念.pdfVIP

操千曲尔后晓声，观千剑尔后识器。——刘勰

静力学基本概念

一、力的概念及作用形式

力的概念产生于人类从事的生产劳动当中。当人们用手握、拉、掷及举起物体时，由于肌肉紧

张而感受到力的作用，这种作用广泛存在于人与物及物与物之间。例如，奔腾的水流能推动水轮机旋

转，锤子的敲打会使烧红的铁块变形等。

1、力的定义力是物体之间相互的机械作用，这种作用将使物体的机械运动状态发生变化，或者使物

体产生变形。前者称为力的外效应；后者称为力的内效应。

2、力的三要素实践证明，力对物体的作用效应，决定

于力的大小、方向（包括方位和指向）和作用点的位

置，这三个因素就称为力的三要素。在这三个要素中，

如果改变其中任何一个，也就改变了力对物体的作用效

应。例如：用扳手拧螺母时，作用在扳手上的力，因大小不惭

同，或方向不同，或作用点不同，它们产生的效果就不同（图1-1a）。图1-1

注意：（1）力是矢量力是一个既有大小又有方向的量，而且又满足矢量的运

算法则，因此力是矢量（或称向量）。

矢量常用一个带箭头的有向线段来表示（图1-1b），线段长度AB按一定比例代表力的大小，

线段的方位和箭头表示力的方向，其起点或终点表示力的作用点。此线段的延伸称为力的作用线。用

黑体字F代表力矢，并以同一字母的非黑体字F代表该矢量的模（大小）。

（2）力的单位力的国际制单位是牛顿或千牛顿，其符号为N，或kN。

3、集中力、均布力（均布载荷）

集中力：当力的作用面积很小，可以看作是作用在一点上时，这种力称为集中力（如图1-2a）。分

布力：当力的作用范围比较大时称为分布力（如图1-2b）。其大小用分布力集度q（x）（单位长度

kN/mq（x）1-2c）

力的大小）表示，单位为，当为常数时称为均布力或均布载荷（如图。

饭疏食，饮水，曲肱而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。——《论语》

q(x)q

rnrn

I~l

I-xT

(b)(c)

(a)

图1-2

二、刚体的概念

在外力作用下，物体的形状和大小（尺寸）保持不变，而且内部各部分相对位置保持恒定（没有

形变），这种理想物理模型称之为刚体。简单地说刚体就是在力的作用下不发生变形即保持其几何形

状和尺寸不变的物体。在对刚体进行受力分析时，往往可以把刚体看成一个点（质点）来研究。

显然，刚体是一个理想化的模型，实际上并不存在这样的物体。但是，工程实际中的机械零件

和结构构件，在正常工作情况下所产生的变形，一般都是非常微小的。这样微小的变形对于研究物体

的外效应的影响极小，是可以忽略不计的。当然，在研究物体的变形问题时，就不能把物体看作是刚

体，否则会导致错误的结果，甚至无法进行研究。