理論力學(xué)基本概念和受力分析學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1理論理論(lln)力學(xué)基本概念和受力分析力學(xué)基本概念和受力分析第一頁(yè)，共78頁(yè)。2一、靜力學(xué)的研究對(duì)象一、靜力學(xué)的研究對(duì)象(duxing)：研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律的學(xué)科。：研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律的學(xué)科。力系：是指作用在物體上的一群力。力系：是指作用在物體上的一群力。平衡：是指物體相對(duì)于慣性參考系保持靜止或作勻速直線運(yùn)平衡：是指物體相對(duì)于慣性參考系保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。動(dòng)的狀態(tài)。 若把與地球固結(jié)的參考系作為慣性參考系，則相對(duì)于地球保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，就處于平衡狀態(tài)。若把與地球固結(jié)的參考系作為慣性參考系，則相對(duì)于地球保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，就處

2、于平衡狀態(tài)。 注意：運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的平衡是相對(duì)的。注意：運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的平衡是相對(duì)的。平衡力系：物體在力系作用下處于平衡，我們稱這個(gè)力系為平衡力系。平衡力系：物體在力系作用下處于平衡，我們稱這個(gè)力系為平衡力系。 第1頁(yè)/共78頁(yè)第二頁(yè)，共78頁(yè)。3二、靜力學(xué)主要研究?jī)蓚€(gè)問(wèn)題：二、靜力學(xué)主要研究?jī)蓚€(gè)問(wèn)題：1.力系的簡(jiǎn)化：用最簡(jiǎn)單的力系代替復(fù)雜的力系。力系的簡(jiǎn)化：用最簡(jiǎn)單的力系代替復(fù)雜的力系。 用一個(gè)力系代替另一個(gè)力系，而不改變?cè)ο祵?duì)剛體的效應(yīng)用一個(gè)力系代替另一個(gè)力系，而不改變?cè)ο祵?duì)剛體的效應(yīng)(xioyng)，稱此兩力系等效或互為等效力系。，稱此兩力系等效或互為等效力系。2.力系的平衡條件：物體平衡時(shí)

3、，作用于其上的力系應(yīng)滿足的條件。力系的平衡條件：物體平衡時(shí)，作用于其上的力系應(yīng)滿足的條件。第2頁(yè)/共78頁(yè)第三頁(yè)，共78頁(yè)。4第3頁(yè)/共78頁(yè)第四頁(yè)，共78頁(yè)。511 基本概念基本概念12 力的概念及荷載力的概念及荷載(hzi)分類分類13 力矩和力偶力矩和力偶14 約束與約束反力約束與約束反力15 物體的受力分析與受力圖物體的受力分析與受力圖第一章第一章 靜力學(xué)的基本概念和受力分析靜力學(xué)的基本概念和受力分析(fnx)第4頁(yè)/共78頁(yè)第五頁(yè)，共78頁(yè)。6本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：約束和約束反力，物體的受力分析，力在軸上的投約束和約束反力，物體的受力分析，力在軸上的投影，合力投影定理，力矩和力偶影，合

4、力投影定理，力矩和力偶(l u)的概念。的概念。本章難點(diǎn)：本章難點(diǎn)：鉸鏈類型約束的性質(zhì)及其約束反力的畫(huà)法，物體系鉸鏈類型約束的性質(zhì)及其約束反力的畫(huà)法，物體系統(tǒng)中各個(gè)物體及其整體的受力分析。統(tǒng)中各個(gè)物體及其整體的受力分析。第5頁(yè)/共78頁(yè)第六頁(yè)，共78頁(yè)。7力的單位力的單位(dnwi)： 國(guó)際單位國(guó)際單位(dnwi)制：牛頓制：牛頓(N) 千牛頓千牛頓(kN)第一章第一章 靜力學(xué)基本公理靜力學(xué)基本公理(gngl)和物體的受和物體的受力分析力分析1-1 基本基本(jbn)概念及基本概念及基本(jbn)公理公理一、力的概念一、力的概念1定義：定義：力是物體間的相互機(jī)械作用，力是物體間的相互機(jī)械作用，

5、這種作用使物體的這種作用使物體的 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變或使物體產(chǎn)生變形。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變或使物體產(chǎn)生變形。2. 力的效應(yīng)：力的效應(yīng)： 運(yùn)動(dòng)效應(yīng)運(yùn)動(dòng)效應(yīng)(外效應(yīng)外效應(yīng)) 變形效應(yīng)變形效應(yīng)(內(nèi)效應(yīng)內(nèi)效應(yīng))。3. 力的三要素：力的三要素：大小，方向，作用點(diǎn)大小，方向，作用點(diǎn)。表示為：表示為：F，手寫(xiě)為，手寫(xiě)為FF （如無(wú)特別聲明，本課程只研究力的外效應(yīng)）（如無(wú)特別聲明，本課程只研究力的外效應(yīng)）力是矢量力是矢量第6頁(yè)/共78頁(yè)第七頁(yè)，共78頁(yè)。8二二.質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)(zhdin)、剛體及質(zhì)點(diǎn)、剛體及質(zhì)點(diǎn)(zhdin)系系質(zhì)點(diǎn)：不計(jì)大小只計(jì)質(zhì)量的物體。質(zhì)點(diǎn)：不計(jì)大小只計(jì)質(zhì)量的物體。質(zhì)點(diǎn)系：有限個(gè)或無(wú)限個(gè)質(zhì)點(diǎn)的集合

6、。質(zhì)點(diǎn)系：有限個(gè)或無(wú)限個(gè)質(zhì)點(diǎn)的集合。剛體：在力的作用剛體：在力的作用(zuyng)下，大小和形狀都不變的物體。下，大小和形狀都不變的物體。注意：注意：力作用于可變形力作用于可變形(bin xng)的物體時(shí)，既有內(nèi)效應(yīng)，也會(huì)有的物體時(shí)，既有內(nèi)效應(yīng)，也會(huì)有外效應(yīng)。外效應(yīng)。力作用于剛體時(shí)，只有外效應(yīng)。力作用于剛體時(shí)，只有外效應(yīng)。第7頁(yè)/共78頁(yè)第八頁(yè)，共78頁(yè)。9三、靜力學(xué)公理三、靜力學(xué)公理(gngl)公理：是人類經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)而得到的結(jié)論，它被反復(fù)的實(shí)踐所驗(yàn)證，是無(wú)須公理：是人類經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)而得到的結(jié)論，它被反復(fù)的實(shí)踐所驗(yàn)證，是無(wú)須(wx)證明而為人們所公認(rèn)的結(jié)論。證明而為人們所公認(rèn)的結(jié)

7、論。公理公理(gngl)1 二力平衡公理二力平衡公理(gngl)作用于剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的必要與充分條件是：作用于剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的必要與充分條件是： 這兩個(gè)力這兩個(gè)力大小相等、方向相反、作用線共線，作用于同一大小相等、方向相反、作用線共線，作用于同一個(gè)物體上。個(gè)物體上。 (簡(jiǎn)稱等值、反向、共線）簡(jiǎn)稱等值、反向、共線）2121FFFF注意：注意：第8頁(yè)/共78頁(yè)第九頁(yè)，共78頁(yè)。10說(shuō)明說(shuō)明(shumng)：對(duì)剛體來(lái)說(shuō)，上面的條件是充要的：對(duì)剛體來(lái)說(shuō)，上面的條件是充要的 二力構(gòu)件：只在兩個(gè)二力構(gòu)件：只在兩個(gè)(lin )力作用下平衡的剛體叫二力構(gòu)件。力作用下平衡的剛體叫二力構(gòu)件

8、。對(duì)變形體來(lái)說(shuō)，上面的條件對(duì)變形體來(lái)說(shuō)，上面的條件(tiojin)只是必要條件只是必要條件(tiojin)(或多體中或多體中)第9頁(yè)/共78頁(yè)第十頁(yè)，共78頁(yè)。11 在已知力系上加上或減去任意(rny)一個(gè)平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的效應(yīng)。推論推論1：力的可傳性：力的可傳性 作用于剛體上的力可沿其作用線移到同一作用于剛體上的力可沿其作用線移到同一(tngy)剛體內(nèi)的任一點(diǎn)，而不改變?cè)摿?duì)剛體的效應(yīng)。剛體內(nèi)的任一點(diǎn)，而不改變?cè)摿?duì)剛體的效應(yīng)。因此(ync)，對(duì)剛體來(lái)說(shuō)，力的三要素為：大小、方向、作用線公理公理2 加減平衡力系公理加減平衡力系公理力是滑移矢量力是滑移矢量第10頁(yè)/共78頁(yè)第十一

9、頁(yè)，共78頁(yè)。12當(dāng)剛體受到三力作用而平衡時(shí)，若有兩力的作用線相交當(dāng)剛體受到三力作用而平衡時(shí)，若有兩力的作用線相交(xingjio)，則此三力必構(gòu)成平面匯交力系。，則此三力必構(gòu)成平面匯交力系。 公理公理(gngl)3 力的平行四邊形法則力的平行四邊形法則 作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成一個(gè)合力(hl)，此合力(hl)也作用于該點(diǎn)，合力(hl)的大小和方向由以原兩力矢為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來(lái)表示。即推論推論2：三力平衡匯交定理三力平衡匯交定理 21FFR力三角形力三角形第11頁(yè)/共78頁(yè)第十二頁(yè)，共78頁(yè)。13公理公理(gngl)4 作用力和反作用力定律作用力和反作用力定律兩物體兩物

10、體(wt)間的相互作用力即作用力與反作用力，總是大小相等、方向相反、作用線重合，并分別作用在這兩個(gè)物體間的相互作用力即作用力與反作用力，總是大小相等、方向相反、作用線重合，并分別作用在這兩個(gè)物體(wt)上。上。證證 為平衡力系，為平衡力系， 也為平衡力系。也為平衡力系。 又又 二力平衡必等值、反向、共線，二力平衡必等值、反向、共線， 三力三力 必匯交，且共面。必匯交，且共面。321 , , FFF321 , , FFF3 , FR例例 吊燈吊燈第12頁(yè)/共78頁(yè)第十三頁(yè)，共78頁(yè)。14公理公理(gngl)5 剛化原剛化原理理 變形體在某一力系作用下處于變形體在某一力系作用下處于(chy)平衡，

11、如將此變形體變成剛體（剛化為剛體），則平衡狀態(tài)保持不變。平衡，如將此變形體變成剛體（剛化為剛體），則平衡狀態(tài)保持不變。 公理公理5告訴我們告訴我們(w men)：處于平衡狀態(tài)的變形體，可用剛體靜力學(xué)的平衡理論。：處于平衡狀態(tài)的變形體，可用剛體靜力學(xué)的平衡理論。第13頁(yè)/共78頁(yè)第十四頁(yè)，共78頁(yè)。151-2 力的投影力的投影(tuyng)及荷載分類及荷載分類一、力的投影一、力的投影(tuyng)1.力力 在任一軸上的投影在任一軸上的投影(tuyng) （1）力）力 與軸共面：與軸共面： 以以X表示力表示力 在在x軸上的投影，則軸上的投影，則 X=ab。 FFF第14頁(yè)/共78頁(yè)第十五頁(yè)，共78

12、頁(yè)。16（2）力與軸不共面：）力與軸不共面：過(guò)力過(guò)力 的起點(diǎn)和終點(diǎn)的起點(diǎn)和終點(diǎn)(zhngdin)分別作平面垂直于分別作平面垂直于x軸，軸，則則 X=AB = ab（3）正負(fù)號(hào)規(guī)定）正負(fù)號(hào)規(guī)定(gudng)：若若a為為 與與x軸正向軸正向(zhn xin)的夾角，則的夾角，則X=Fcos a若若a a為銳角，則為銳角，則X=Fcos a a ，用觀察法確定正負(fù)，即：，用觀察法確定正負(fù)，即：如果從力的起點(diǎn)的投影到終點(diǎn)的投影與投影軸的正向一致者為正，反之為負(fù)。如果從力的起點(diǎn)的投影到終點(diǎn)的投影與投影軸的正向一致者為正，反之為負(fù)。 FF第15頁(yè)/共78頁(yè)第十六頁(yè)，共78頁(yè)。17第16頁(yè)/共78頁(yè)第十七頁(yè)

13、，共78頁(yè)。182.力平面力平面(pngmin)上的投影上的投影 為力為力 在平面上的投影在平面上的投影(tuyng)，大小：，大小：F=Fcosj 注意：力在軸上的投影是代數(shù)量，而在平面注意：力在軸上的投影是代數(shù)量，而在平面(pngmin)上的投影是矢量。上的投影是矢量。 3.力在直角坐標(biāo)軸上的投影力在直角坐標(biāo)軸上的投影 FF第17頁(yè)/共78頁(yè)第十八頁(yè)，共78頁(yè)。19(1)一次投影一次投影(tuyng)法（直接投影法（直接投影(tuyng)法）法）a cos, cos, cosFZFYFX3.力在直角坐標(biāo)力在直角坐標(biāo)(zh jio zu bio)軸上的投影軸上的投影 若已知力與坐標(biāo)軸正向若已

14、知力與坐標(biāo)軸正向(zhn xin)的夾角的夾角、，則，則第18頁(yè)/共78頁(yè)第十九頁(yè)，共78頁(yè)。20（2）二次投影）二次投影(tuyng)法（間接投影法（間接投影(tuyng)法）法） 當(dāng)力與各軸正向夾角不易確定時(shí)，可先將當(dāng)力與各軸正向夾角不易確定時(shí)，可先將 F 投影投影(tuyng)到到xy面上，然后再投影面上，然后再投影(tuyng)到到x、y軸上，軸上，即即cossinsinsincossincosFZFFYFFXxyxysin FFxy第19頁(yè)/共78頁(yè)第二十頁(yè)，共78頁(yè)。214.若已知力在直角坐標(biāo)若已知力在直角坐標(biāo)(zh jio zu bio)軸上的投影軸上的投影X、Y、Z，則，則力的

15、大小力的大小(dxio)：222ZYXF方向方向(fngxing)余弦：余弦：FZFYFX a acoscoscos、為力與為力與x、y、z軸正向的夾角。軸正向的夾角。5.力的分解式力的分解式在直角坐標(biāo)系下，力的分力與其投影之間有下列關(guān)系：分力的模等于力在相應(yīng)坐標(biāo)軸上的投影的絕對(duì)值，即在直角坐標(biāo)系下，力的分力與其投影之間有下列關(guān)系：分力的模等于力在相應(yīng)坐標(biāo)軸上的投影的絕對(duì)值，即 ZFYFXFzyx第20頁(yè)/共78頁(yè)第二十一頁(yè)，共78頁(yè)。22kZF, jYF,iXFzyx 力的解析力的解析(ji x)表達(dá)式為：表達(dá)式為： kZjYiXF6.力的投影和力的分力力的投影和力的分力(fnl)的區(qū)別的區(qū)

16、別 力的投影和力的分力力的投影和力的分力(fnl)是兩個(gè)不同的概念，不得混淆：是兩個(gè)不同的概念，不得混淆： 力的投影是向軸作垂線而得，力的分力則是利用平行四邊形法則而得。關(guān)系式力的投影是向軸作垂線而得，力的分力則是利用平行四邊形法則而得。關(guān)系式 ZFYFXFzyxZyxFFFF 投影投影分力分力代數(shù)量代數(shù)量矢量矢量只能求出力的大小和方向只能求出力的大小和方向完全可以確定力的大小、方完全可以確定力的大小、方向及作用點(diǎn)的位置向及作用點(diǎn)的位置第21頁(yè)/共78頁(yè)第二十二頁(yè)，共78頁(yè)。23僅對(duì)直角坐標(biāo)僅對(duì)直角坐標(biāo)(zh jio zu bio)系成立，對(duì)斜坐標(biāo)系不成立。系成立，對(duì)斜坐標(biāo)系不成立。 二、荷載

17、二、荷載(hzi)分類分類力力主動(dòng)力（又稱荷載主動(dòng)力（又稱荷載(hzi)）：使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）：使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 的力，如的力，如 重力、風(fēng)壓力、水壓力等，重力、風(fēng)壓力、水壓力等，約束反力約束反力1.荷載分類荷載分類根據(jù)作用時(shí)間，荷載根據(jù)作用時(shí)間，荷載恒載：不隨時(shí)間而變，如自重恒載：不隨時(shí)間而變，如自重活載：隨時(shí)間而變，如風(fēng)壓力活載：隨時(shí)間而變，如風(fēng)壓力第22頁(yè)/共78頁(yè)第二十三頁(yè)，共78頁(yè)。24根據(jù)根據(jù)(gnj)分布情況，荷載分布情況，荷載集中集中(jzhng)荷載（力）：作用在極小的面積或荷載（力）：作用在極小的面積或 體積上，可以認(rèn)為作用在一點(diǎn)上。體積上，可以認(rèn)為作用在一

18、點(diǎn)上。 分布荷載：分布作用于物體的體內(nèi)或分布荷載：分布作用于物體的體內(nèi)或 表面，如重力表面，如重力(zhngl)、土壓力、水壓力。、土壓力、水壓力。2.分布荷載分布荷載線分布力或線荷載：沿一條直線連續(xù)分布且相互平行的力系。線分布力或線荷載：沿一條直線連續(xù)分布且相互平行的力系。 線荷載集度線荷載集度q：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上的線荷載，單位：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上的線荷載，單位：N/m或或kN/m。 勻布荷載：勻布荷載：q=const，非勻布荷載：，非勻布荷載：qconst 荷載圖：表示荷載集度分布的圖形。荷載圖：表示荷載集度分布的圖形。 第23頁(yè)/共78頁(yè)第二十四頁(yè)，共78頁(yè)。25線分布力的大小及作用位置可由力系簡(jiǎn)化線

19、分布力的大小及作用位置可由力系簡(jiǎn)化(jinhu)理論（后述）求得：同向線分布力的合力的大小等于荷載圖的面積，方向與分布力的方向相同，作用線通過(guò)荷載圖的形心。理論（后述）求得：同向線分布力的合力的大小等于荷載圖的面積，方向與分布力的方向相同，作用線通過(guò)荷載圖的形心。 常見(jiàn)分布力的合力常見(jiàn)分布力的合力(hl)及作用位置：及作用位置： qlQ21qlQ lqqQlqQ)(2112211Q2l/3l/3Ql/21Q2Ql/2l/3第24頁(yè)/共78頁(yè)第二十五頁(yè)，共78頁(yè)。261-3 力矩力矩(l j)和和力偶力偶力的效應(yīng)力的效應(yīng)(xioyng)：移動(dòng)效應(yīng)：移動(dòng)效應(yīng)(xioyng)和轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)和轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)(x

20、ioyng)一、力對(duì)點(diǎn)的矩：度量力使剛體一、力對(duì)點(diǎn)的矩：度量力使剛體(gngt)繞某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的物理量。繞某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的物理量。(1)在平面問(wèn)題中，力對(duì)點(diǎn)的矩為代數(shù)量（因?yàn)樗辛氐淖饔妹娑荚谕黄矫鎯?nèi)，只要確定了力矩的大小和轉(zhuǎn)向，就可完全表明力使物體繞矩心轉(zhuǎn)動(dòng)的效應(yīng)）。大小等于力與力臂的乘積在平面問(wèn)題中，力對(duì)點(diǎn)的矩為代數(shù)量（因?yàn)樗辛氐淖饔妹娑荚谕黄矫鎯?nèi)，只要確定了力矩的大小和轉(zhuǎn)向，就可完全表明力使物體繞矩心轉(zhuǎn)動(dòng)的效應(yīng)）。大小等于力與力臂的乘積OABFhFmO2)(面積面積當(dāng)當(dāng)F=0或或h=0時(shí)，時(shí)，0)(Fmo單位單位N.m或或kN.m正負(fù)號(hào)正負(fù)號(hào):逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正，反之為負(fù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為

21、正，反之為負(fù) O矩心，矩心，h 力臂力臂第25頁(yè)/共78頁(yè)第二十六頁(yè)，共78頁(yè)。27（2）在空間問(wèn)題中，力對(duì)點(diǎn)的矩為矢量）在空間問(wèn)題中，力對(duì)點(diǎn)的矩為矢量(為了表示力使物體繞矩心的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，須表示出三個(gè)要素：力矩的大小為了表示力使物體繞矩心的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，須表示出三個(gè)要素：力矩的大小(dxio)、力矩作用面的方位及力矩在其作用面內(nèi)的轉(zhuǎn)向，這三個(gè)要素必須用一個(gè)矢量表示）、力矩作用面的方位及力矩在其作用面內(nèi)的轉(zhuǎn)向，這三個(gè)要素必須用一個(gè)矢量表示） FrFmO)(力對(duì)點(diǎn)之矩依賴于矩心的位置，所以力對(duì)點(diǎn)之矩依賴于矩心的位置，所以(suy)空間力對(duì)點(diǎn)的矩是定位矢量。空間力對(duì)點(diǎn)的矩是定位矢量。 力矩力矩(l j)

22、的大小的大小 OABhFFmO2)(面積面積 力對(duì)一點(diǎn)的矩不因力沿其作用線移動(dòng)而改變力對(duì)一點(diǎn)的矩不因力沿其作用線移動(dòng)而改變。這再以次證明了力是滑移矢量。這再以次證明了力是滑移矢量。第26頁(yè)/共78頁(yè)第二十七頁(yè)，共78頁(yè)。28矢量矢量(shling) 的指向按右手法則確定。的指向按右手法則確定。 )(Fmo力對(duì)點(diǎn)之矩的解析力對(duì)點(diǎn)之矩的解析(ji x)式式 以以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)點(diǎn)為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)(zh jio zu bio)系，則力作用點(diǎn)的矢徑及力可表示為解析式：系，則力作用點(diǎn)的矢徑及力可表示為解析式： kZjYiXFkzjyi xr于是：于是： FrFmO)(ZYXzyxkji注意：力作

23、用點(diǎn)的坐標(biāo)及力的投影有正負(fù)。注意：力作用點(diǎn)的坐標(biāo)及力的投影有正負(fù)。第27頁(yè)/共78頁(yè)第二十八頁(yè)，共78頁(yè)。29二、力偶二、力偶(l u)1.力偶力偶(l u)：大小相等、方向相反、作用線平行但不重合的兩個(gè)力。：大小相等、方向相反、作用線平行但不重合的兩個(gè)力。力偶是常見(jiàn)的一種力偶是常見(jiàn)的一種(y zhn)特殊力系。特殊力系。 2.力偶矩力偶矩：力偶對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)用力偶矩度量力偶對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)用力偶矩度量。 （1）平面問(wèn)題中的力偶矩是代數(shù)量，大小等于力偶中的力的大小與力偶臂的乘積：）平面問(wèn)題中的力偶矩是代數(shù)量，大小等于力偶中的力的大小與力偶臂的乘積： dFFFmm),(規(guī)定：逆時(shí)針轉(zhuǎn)向?yàn)檎?/p>

24、之為負(fù)規(guī)定：逆時(shí)針轉(zhuǎn)向?yàn)檎粗疄樨?fù) 。單位：?jiǎn)挝唬篘.m，kN.m第28頁(yè)/共78頁(yè)第二十九頁(yè)，共78頁(yè)。30（2）空間問(wèn)題）空間問(wèn)題(wnt)中的力偶矩是矢量，其對(duì)物體的作用決定于力偶三要素：中的力偶矩是矢量，其對(duì)物體的作用決定于力偶三要素： 力偶矩的大小力偶矩的大小(dxio) ： 力偶作用力偶作用(zuyng)面在空間的方位面在空間的方位 力偶在作用面內(nèi)的力偶在作用面內(nèi)的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向：力偶矩矢與力偶的轉(zhuǎn)向符合：力偶矩矢與力偶的轉(zhuǎn)向符合右手螺旋法則右手螺旋法則 。Fdm 力偶對(duì)剛體的作用完全決定于力偶矩矢。力偶對(duì)剛體的作用完全決定于力偶矩矢。3.力偶的基本性質(zhì)力偶的基本性質(zhì) 力偶只能使物體轉(zhuǎn)

25、動(dòng)。因此，力偶只能使物體轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，力偶不能與一個(gè)力等效力偶不能與一個(gè)力等效，它既不能合成一個(gè)力，也不能與一個(gè)力平衡。力偶只能用力偶來(lái)平衡。，它既不能合成一個(gè)力，也不能與一個(gè)力平衡。力偶只能用力偶來(lái)平衡。 第29頁(yè)/共78頁(yè)第三十頁(yè)，共78頁(yè)。31力偶對(duì)任一點(diǎn)之矩恒等于力偶矩而與矩心位置無(wú)關(guān)，因此力偶對(duì)物體力偶對(duì)任一點(diǎn)之矩恒等于力偶矩而與矩心位置無(wú)關(guān)，因此力偶對(duì)物體(wt)的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)完全決定于力偶矩。的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)完全決定于力偶矩。 只要保持力偶矩矢的大小和方向不變，力偶可以在其作用面內(nèi)任意移動(dòng)，也可以移動(dòng)到與其作用面相互平行的平面只要保持力偶矩矢的大小和方向不變，力偶可以在其作用面內(nèi)任意移動(dòng)，也

26、可以移動(dòng)到與其作用面相互平行的平面(pngmin)中去；或同時(shí)改變力偶中力和力偶臂的大小，而不改變力偶對(duì)剛體的效應(yīng)。中去；或同時(shí)改變力偶中力和力偶臂的大小，而不改變力偶對(duì)剛體的效應(yīng)。 xxFFaaaABFFF2F2F第30頁(yè)/共78頁(yè)第三十一頁(yè)，共78頁(yè)。32由此可知，力偶矩矢是自由矢量。由此可知，力偶矩矢是自由矢量。 在研究在研究(ynji)力偶問(wèn)題時(shí)可以不考慮力偶的作用位置及力偶中力的大小和力偶臂的長(zhǎng)度，而只需考慮力偶的力偶矩，故常在力偶作用面內(nèi)將力偶用帶箭頭的弧線表示，箭頭表示力偶的轉(zhuǎn)向，旁邊的數(shù)字表示力偶矩的大小。力偶問(wèn)題時(shí)可以不考慮力偶的作用位置及力偶中力的大小和力偶臂的長(zhǎng)度，而只需

27、考慮力偶的力偶矩，故常在力偶作用面內(nèi)將力偶用帶箭頭的弧線表示，箭頭表示力偶的轉(zhuǎn)向，旁邊的數(shù)字表示力偶矩的大小。 40N40N6cm60N60N4cmm=240Ncm=第31頁(yè)/共78頁(yè)第三十二頁(yè)，共78頁(yè)。33約束約束(yush)反力（或約束反力（或約束(yush)力、反力）：約束力、反力）：約束(yush)給被約束給被約束(yush)物體的作用力。物體的作用力。 1-4 約束約束(yush)與約束與約束(yush)反力反力一、概念一、概念(ginin)自由體：自由體：在空間的運(yùn)動(dòng)不受任何限制的物體。在空間的運(yùn)動(dòng)不受任何限制的物體。非自由體：非自由體：在空間的運(yùn)動(dòng)受到限制的物體，也稱在空間的運(yùn)

28、動(dòng)受到限制的物體，也稱被約束體被約束體。約束：約束：阻礙物體某些方向運(yùn)動(dòng)的限制條件阻礙物體某些方向運(yùn)動(dòng)的限制條件 。 （這里，約束是名詞，而不是動(dòng)詞的約束。）（這里，約束是名詞，而不是動(dòng)詞的約束。）第32頁(yè)/共78頁(yè)第三十三頁(yè)，共78頁(yè)。34大小大小(dxio)是未知的。故稱為被動(dòng)力。是未知的。故稱為被動(dòng)力。方向總是與所限制的物體的位移方向相反；方向總是與所限制的物體的位移方向相反；作用點(diǎn)在物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。作用點(diǎn)在物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。約束約束(yush)反力特點(diǎn)：反力特點(diǎn)：第33頁(yè)/共78頁(yè)第三十四頁(yè)，共78頁(yè)。35由于柔索只能阻礙物體沿柔索伸長(zhǎng)的方向由于柔索只能阻礙物體沿柔索

29、伸長(zhǎng)的方向(fngxing)運(yùn)動(dòng)，故柔索的約束力通過(guò)柔索與物體的連接點(diǎn)，方位沿柔索而指向背離物體。即恒為拉力。運(yùn)動(dòng)，故柔索的約束力通過(guò)柔索與物體的連接點(diǎn)，方位沿柔索而指向背離物體。即恒為拉力。二、常見(jiàn)二、常見(jiàn)(chn jin)約束及約束反力：約束及約束反力：1.柔索約束柔索約束(yush)（不計(jì)重的繩索、鏈條或皮帶等）（不計(jì)重的繩索、鏈條或皮帶等）第34頁(yè)/共78頁(yè)第三十五頁(yè)，共78頁(yè)。362121FFFF一般：第35頁(yè)/共78頁(yè)第三十六頁(yè)，共78頁(yè)。372.光滑接觸面約束光滑接觸面約束(yush) (光滑指摩擦不計(jì)光滑指摩擦不計(jì))(如支持物體的固定面如支持物體的固定面)約束限制物體沿接觸面法

30、線向約束內(nèi)部的位移，故其約束力沿接觸面的公法線指向約束限制物體沿接觸面法線向約束內(nèi)部的位移，故其約束力沿接觸面的公法線指向(zh xin)被約束物體，即恒為壓力。被約束物體，即恒為壓力。BACN公切面公切面公法線公法線假設(shè)假設(shè)(jish)條件：不計(jì)摩擦條件：不計(jì)摩擦ANABCBNCN第36頁(yè)/共78頁(yè)第三十七頁(yè)，共78頁(yè)。38第37頁(yè)/共78頁(yè)第三十八頁(yè)，共78頁(yè)。39ANBNP第38頁(yè)/共78頁(yè)第三十九頁(yè)，共78頁(yè)。40滑槽與銷釘滑槽與銷釘(xiodng)（雙面約束）（雙面約束）約束力垂直于滑槽，指向可假設(shè)約束力垂直于滑槽，指向可假設(shè)結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化(jinhu)圖圖受力圖受力圖(lt)

31、第39頁(yè)/共78頁(yè)第四十頁(yè)，共78頁(yè)。413.光滑圓柱光滑圓柱(yunzh)鉸鏈約束鉸鏈約束光滑光滑(gung hu)圓柱鉸鏈圓柱鉸鏈銷釘銷釘(xiodng)A、B互為約束與被約束體互為約束與被約束體A簡(jiǎn)化圖簡(jiǎn)化圖第40頁(yè)/共78頁(yè)第四十一頁(yè)，共78頁(yè)。42第41頁(yè)/共78頁(yè)第四十二頁(yè)，共78頁(yè)。43受力圖受力圖(lt)約束力在垂直于銷釘軸線的平面內(nèi)并通過(guò)銷釘中心約束力在垂直于銷釘軸線的平面內(nèi)并通過(guò)銷釘中心(zhngxn)，方向待定。，方向待定。常用兩個(gè)正交的分力常用兩個(gè)正交的分力X、Y表示。表示。 或或第42頁(yè)/共78頁(yè)第四十三頁(yè)，共78頁(yè)。44光滑圓柱鉸鏈約束光滑圓柱鉸鏈約束(yush)實(shí)

32、例實(shí)例第43頁(yè)/共78頁(yè)第四十四頁(yè)，共78頁(yè)。45固定鉸支座固定鉸支座(zh zu)（鉸鏈支座（鉸鏈支座(zh zu)） 將光滑圓柱鉸鏈其中一構(gòu)件將光滑圓柱鉸鏈其中一構(gòu)件(gujin)固定而得固定而得光滑圓柱光滑圓柱(yunzh)鉸鏈鉸鏈固定鉸支座固定鉸支座第44頁(yè)/共78頁(yè)第四十五頁(yè)，共78頁(yè)。46第45頁(yè)/共78頁(yè)第四十六頁(yè)，共78頁(yè)。47第46頁(yè)/共78頁(yè)第四十七頁(yè)，共78頁(yè)。48簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化(jinhu)圖圖受力圖（同光滑圓柱受力圖（同光滑圓柱(yunzh)鉸鏈）鉸鏈）工程工程(gngchng)實(shí)例實(shí)例或或第47頁(yè)/共78頁(yè)第四十八頁(yè)，共78頁(yè)。49 在分析在分析(fnx)鉸鏈約束力時(shí)，通

33、常將銷釘固連在某個(gè)構(gòu)件上。鉸鏈約束力時(shí)，通常將銷釘固連在某個(gè)構(gòu)件上。 如右圖所示的三鉸拱結(jié)構(gòu)中，如將鉸鏈如右圖所示的三鉸拱結(jié)構(gòu)中，如將鉸鏈C處的銷釘固連在構(gòu)件處的銷釘固連在構(gòu)件AC上，則構(gòu)件上，則構(gòu)件AC、BC互為約束互為約束(yush)。受力圖如下。受力圖如下。 （如將鉸鏈（如將鉸鏈(jiolin)C處的銷釘固連在構(gòu)件處的銷釘固連在構(gòu)件BC上，鉸鏈上，鉸鏈(jiolin)約束力不變）約束力不變）AXCXCXBXCYCYAYBY第48頁(yè)/共78頁(yè)第四十九頁(yè)，共78頁(yè)。50軸承軸承(zhuchng)由軸承和軸頸構(gòu)成的軸承約束，其約束力的特征由軸承和軸頸構(gòu)成的軸承約束，其約束力的特征(tzhng)

34、和鉸鏈的約束力完全相同。和鉸鏈的約束力完全相同。 第49頁(yè)/共78頁(yè)第五十頁(yè)，共78頁(yè)。51第50頁(yè)/共78頁(yè)第五十一頁(yè)，共78頁(yè)。52第51頁(yè)/共78頁(yè)第五十二頁(yè)，共78頁(yè)。53結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖4.活動(dòng)活動(dòng)(hu dng)鉸支座（輥軸支座）鉸支座（輥軸支座）第52頁(yè)/共78頁(yè)第五十三頁(yè)，共78頁(yè)。54第53頁(yè)/共78頁(yè)第五十四頁(yè)，共78頁(yè)。55簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化(jinhu)圖圖被約束被約束(yush)體可以繞銷釘轉(zhuǎn)動(dòng)，可以沿銷釘軸線移動(dòng)，也可以沿支承面移動(dòng)，即約束體可以繞銷釘轉(zhuǎn)動(dòng)，可以沿銷釘軸線移動(dòng)，也可以沿支承面移動(dòng)，即約束(yush)阻礙物體沿與支承面垂直的方向運(yùn)動(dòng)，其約束阻礙物體沿與支承面垂直的方

35、向運(yùn)動(dòng)，其約束(yush)力通過(guò)銷釘中心垂直于支承面，指向待定力通過(guò)銷釘中心垂直于支承面，指向待定 。第54頁(yè)/共78頁(yè)第五十五頁(yè)，共78頁(yè)。56第55頁(yè)/共78頁(yè)第五十六頁(yè)，共78頁(yè)。57固定鉸鏈(jiolin)支座活動(dòng)(hu dng)鉸鏈支座第56頁(yè)/共78頁(yè)第五十七頁(yè)，共78頁(yè)。58 連桿只阻礙物體上與連桿連接的那一點(diǎn)連桿只阻礙物體上與連桿連接的那一點(diǎn)(y din)沿連桿兩端鉸鏈中心的連線運(yùn)動(dòng)，故連桿的約束力沿連桿兩端鉸鏈中心的連線，指向待定。連桿在結(jié)構(gòu)中用作拉桿或支撐桿。沿連桿兩端鉸鏈中心的連線運(yùn)動(dòng)，故連桿的約束力沿連桿兩端鉸鏈中心的連線，指向待定。連桿在結(jié)構(gòu)中用作拉桿或支撐桿。CBB

36、CBCCBBCBCBCSSSSSSS連桿連桿(lin n)5.連桿連桿(lin n)約束約束兩端是光滑鉸鏈、自重不計(jì)、中間不受力的桿件，稱為連桿兩端是光滑鉸鏈、自重不計(jì)、中間不受力的桿件，稱為連桿。第57頁(yè)/共78頁(yè)第五十八頁(yè)，共78頁(yè)。59 當(dāng)連桿平衡時(shí)，根據(jù)二力平衡公理，其兩端的兩個(gè)力必等值、反向、共線，因此當(dāng)連桿平衡時(shí)，根據(jù)二力平衡公理，其兩端的兩個(gè)力必等值、反向、共線，因此(ync)，連桿是二力桿（只受兩個(gè)力作用而平衡的桿）。，連桿是二力桿（只受兩個(gè)力作用而平衡的桿）。 6.平面平面(pngmin)固定端固定端 平面固定端約束平面固定端約束(yush)既阻礙被約束既阻礙被約束(yush

37、)物體在該平面內(nèi)沿任何方向移動(dòng)，又阻礙被約束物體在該平面內(nèi)沿任何方向移動(dòng)，又阻礙被約束(yush)物體繞固定端在該平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖。物體繞固定端在該平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖。 第58頁(yè)/共78頁(yè)第五十九頁(yè)，共78頁(yè)。60第59頁(yè)/共78頁(yè)第六十頁(yè)，共78頁(yè)。61 阻礙被約束物體阻礙被約束物體(wt)移動(dòng)的約束力為兩個(gè)正交的分力，阻礙被約束物體移動(dòng)的約束力為兩個(gè)正交的分力，阻礙被約束物體(wt)轉(zhuǎn)動(dòng)的為反力偶。轉(zhuǎn)動(dòng)的為反力偶。 故平面故平面(pngmin)固定端的約束反力有三個(gè)固定端的約束反力有三個(gè) 。第60頁(yè)/共78頁(yè)第六十一頁(yè)，共78頁(yè)。62一、受力分析一、受力分析 解決力學(xué)問(wèn)題時(shí)，首先要選定需要進(jìn)

38、行研究的物體，即選擇研究對(duì)象；然后根據(jù)已知條件，約束類型并結(jié)合基本概念和公理分析它的受力情況，這個(gè)過(guò)程稱為物體的受力分析。解決力學(xué)問(wèn)題時(shí)，首先要選定需要進(jìn)行研究的物體，即選擇研究對(duì)象；然后根據(jù)已知條件，約束類型并結(jié)合基本概念和公理分析它的受力情況，這個(gè)過(guò)程稱為物體的受力分析。 作用在物體上的力有：一類是作用在物體上的力有：一類是:主動(dòng)力主動(dòng)力,如重力如重力,風(fēng)力風(fēng)力,氣體氣體 壓力等。壓力等。 二類二類(r li)是：被動(dòng)力，即約束反力。是：被動(dòng)力，即約束反力。 1-5 物體的受力分析物體的受力分析(fnx)和受力圖和受力圖第61頁(yè)/共78頁(yè)第六十二頁(yè)，共78頁(yè)。63 3.畫(huà)物體受力圖主要畫(huà)物

39、體受力圖主要(zhyo)步驟為：步驟為：二、受力圖二、受力圖(lt)1.分離體（或脫離體）：從周圍分離體（或脫離體）：從周圍(zhuwi)物體中單獨(dú)分離出來(lái)的研究對(duì)象。物體中單獨(dú)分離出來(lái)的研究對(duì)象。 2.受力圖受力圖：表示研究對(duì)象（即脫離體）所受全部力的圖形。主動(dòng)力一般是先給定的，約束力則需要根據(jù)約束的性質(zhì)來(lái)判斷。：表示研究對(duì)象（即脫離體）所受全部力的圖形。主動(dòng)力一般是先給定的，約束力則需要根據(jù)約束的性質(zhì)來(lái)判斷。(1)根據(jù)題意根據(jù)題意選選取取研究對(duì)象研究對(duì)象，并用盡可能簡(jiǎn)明的輪廓把它單獨(dú)畫(huà)出，即解除約束、取分離體。，并用盡可能簡(jiǎn)明的輪廓把它單獨(dú)畫(huà)出，即解除約束、取分離體。(2)在脫離體上畫(huà)主動(dòng)

40、力在脫離體上畫(huà)主動(dòng)力。要畫(huà)上其所受的全部的主動(dòng)力，不能漏掉，也不能把不是作用在該分離體上的力畫(huà)在該分離體上。主動(dòng)力的作用點(diǎn)（線）和方向不能任意改變。要畫(huà)上其所受的全部的主動(dòng)力，不能漏掉，也不能把不是作用在該分離體上的力畫(huà)在該分離體上。主動(dòng)力的作用點(diǎn)（線）和方向不能任意改變。 第62頁(yè)/共78頁(yè)第六十三頁(yè)，共78頁(yè)。64(3)在去掉在去掉(q dio)約束的地方約束的地方 根據(jù)約束性質(zhì)逐一畫(huà)出作用在脫離體上的約束力。根據(jù)約束性質(zhì)逐一畫(huà)出作用在脫離體上的約束力。例例1用力用力(yng l) 拉動(dòng)壓路的碾子。已知碾子重拉動(dòng)壓路的碾子。已知碾子重 ，并受到固定石塊，并受到固定石塊A的阻擋，如圖所示。試

41、畫(huà)出碾子的受力圖。的阻擋，如圖所示。試畫(huà)出碾子的受力圖。 PFFPANBN第63頁(yè)/共78頁(yè)第六十四頁(yè)，共78頁(yè)。65例2曲柄連桿機(jī)構(gòu)，自重不計(jì)，所有(suyu)接觸處都光滑，機(jī)構(gòu)在M、 作用下平衡，畫(huà)整體及各部件受力圖。P0X0YBNBN0X0YASA SBSB SPM請(qǐng)看動(dòng)畫(huà)第64頁(yè)/共78頁(yè)第六十五頁(yè)，共78頁(yè)。66返 回第65頁(yè)/共78頁(yè)第六十六頁(yè)，共78頁(yè)。67三、畫(huà)受力圖三、畫(huà)受力圖(lt)應(yīng)注意的問(wèn)題應(yīng)注意的問(wèn)題除重力、電磁力外，物體之間只有通過(guò)接觸才有相互機(jī)械作用力，要分清研究對(duì)象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，接觸處必有力除重力、電磁力外，物體之間只有通過(guò)接觸才有相互機(jī)械作用力，要分清研究對(duì)象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，接觸處必有力(yul)，力的方向由約束類型而定。，力的方向由約束類型而定。2、不要、不要(byo)多畫(huà)力多畫(huà)力要注意力是物體之間的相互機(jī)械作用。因此對(duì)于受力體所受的每一個(gè)力，都應(yīng)能明確地指出它是哪一個(gè)施力體施加的。要注意力是物體之間的相互機(jī)械作用。因此對(duì)于受力體所受的每一個(gè)力，都應(yīng)能明確地指出它是哪一個(gè)施力體施加的