第一篇靜力學(xué)(1)

1、12靜力學(xué)主要研究：力系的簡化和剛體的平衡條件。靜力學(xué)主要研究：力系的簡化和剛體的平衡條件。靜力學(xué)是研究物體在力系作用下平衡規(guī)律的科學(xué)。靜力學(xué)是研究物體在力系作用下平衡規(guī)律的科學(xué)。工程力學(xué)分為靜力學(xué)和材料力學(xué)工程力學(xué)分為靜力學(xué)和材料力學(xué)材料力學(xué)主要研究：構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。材料力學(xué)主要研究：構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。3 11 靜力學(xué)基本概念靜力學(xué)基本概念 12 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理 13 約束與約束反力約束與約束反力 14 物體的受力分析及受力圖物體的受力分析及受力圖 第一章第一章 靜力學(xué)的基本概念和公理44.4.力的單位：力的單位： 國際單位制：牛頓(N) 千牛頓(kN)第一章第一章

2、靜力學(xué)基本公理和物體的受力分析靜力學(xué)基本公理和物體的受力分析1-1 1-1 靜力學(xué)基本概念一、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，這種作用可以改變物 體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或使物體變形。2. 力的效應(yīng)：力的效應(yīng)： 運(yùn)動(dòng)效應(yīng)(外效應(yīng)) 變形效應(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)AFFAF55.5.力系：力系：是指作用在物體上的一群力。6.等效力系：兩個(gè)效應(yīng)相等的力系。7.合力：一個(gè)力與一個(gè)力系等效，則該力稱為力系的合力。指物體保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。 二二. .剛體剛體就是在力的作用下，不發(fā)生變形的物體。三三. .平衡平衡平衡力系：平衡力系：物體在力

3、系作用下處于平衡，我們稱這個(gè)力系為平衡力系。GN1N261-2 1-2 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理公理公理：是人類經(jīng)過長期實(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，是無須證明而為人們所公認(rèn)的結(jié)論。公理公理1 1 二力平衡公理二力平衡公理 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)力大小相等 | F1 | = | F2 | 方向相反 F1 = F2 作用在同一條直線上。7對剛體剛體來說，上面的條件是充要的。 二力體二力體：只在兩個(gè)力作用下平衡的剛體叫二力體。對變形體變形體來說，上面的條件只是必要條件(或多體中)二力桿說明說明：8 在已知力系上加上或減去任意一個(gè)平衡力系，并不改變原

4、力系對剛體剛體的作用。推論推論1：力的可傳性。：力的可傳性。 作用于剛體剛體上的力可沿其作用線移到同一剛體內(nèi)的任一點(diǎn)，而不改變該力對剛體的效應(yīng)。因此，對剛體來說，力作用三要素為：大小，方向，作用線大小，方向，作用線公理公理2 2 加減平衡力系原理加減平衡力系原理9 剛體受三力作用而平衡，若其中兩力作用線匯交于一點(diǎn)，則另一力的作用線必匯交于同一點(diǎn)。公理公理3 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，此合力也作用于該點(diǎn)，合力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角線來表示。推論推論2：三力平衡匯交定理三力平衡匯交定理 21FFR10公理公理

5、4 4 作用力和反作用力定律作用力和反作用力定律作用力和反作用力等值、反向、共線、異體、且同時(shí)存在。證證 為平衡力系， 也為平衡力系。 又 二力平衡必等值、反向、共線， 三力 必匯交。321 , , FFF321 , , FFF3 , FR例例 吊燈11公理公理5 5 剛化原理剛化原理 變形體在某一力系作用下處于平衡，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：處于平衡告訴我們：處于平衡狀態(tài)的變形體，可用剛體靜狀態(tài)的變形體，可用剛體靜力學(xué)的平衡理論。力學(xué)的平衡理論。12約束反力：約束反力：約束給被約束物體的力叫約束反力。主動(dòng)力：主動(dòng)力：主動(dòng)引起物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變

6、的力。 1-3 1-3 約束與約束反力約束與約束反力一、概念一、概念自由體：自由體：位移不受限制的物體叫自由體。非自由體：非自由體：位移受限制的物體叫非自由體。約束：約束：阻礙物體運(yùn)動(dòng)的一切裝置稱為約束。 （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。）13大小常常是未知的；大小常常是未知的；方向總是與約束限制的物體的位移方向相反方向總是與約束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)。約束反力特點(diǎn)：約束反力特點(diǎn)：GGN1N214二、約束類型和確定約束反力方向的方法：二、約束類型和確定約束反力方向的方法：約束反力

7、：作用在接觸點(diǎn)處作用在接觸點(diǎn)處，方向沿公法線，指向受力物體沿公法線，指向受力物體1.光滑面約束光滑面約束 (光滑指摩擦不計(jì)光滑指摩擦不計(jì))P特點(diǎn)：兩個(gè)物體相接觸，接觸面光滑特點(diǎn)：兩個(gè)物體相接觸，接觸面光滑PNP15PNPPP16約束反力：拉力，作用在接觸點(diǎn)拉力，作用在接觸點(diǎn)，方向沿繩索背離物體沿繩索背離物體。2.柔性約束柔性約束PPTS1S1S2S2 特點(diǎn)：由柔性物體構(gòu)成的約束。特點(diǎn)：由柔性物體構(gòu)成的約束。173.光滑圓柱鉸鏈約束光滑圓柱鉸鏈約束圓柱鉸鏈AAXAYAA18固定鉸支座滑槽與銷釘滑槽與銷釘（雙面約束）（雙面約束）19固定鉸支座20活動(dòng)鉸支座（輥軸支座）214.固定端支座約束固定端支

8、座約束特點(diǎn)特點(diǎn): :物體的一端插入到墻體等不動(dòng)物體中物體的一端插入到墻體等不動(dòng)物體中, ,既不能移動(dòng)既不能移動(dòng), ,也不能轉(zhuǎn)動(dòng)。也不能轉(zhuǎn)動(dòng)。約束反力：兩個(gè)相互垂直的力和一個(gè)力偶。約束反力：兩個(gè)相互垂直的力和一個(gè)力偶。225.軸承約束軸承約束特點(diǎn)：限制軸的運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：限制軸的運(yùn)動(dòng)。（a) a) 向心軸承：限制軸在垂直于軸線的平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)向心軸承：限制軸在垂直于軸線的平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)23（b) b) 止推軸承：限制軸在垂直于軸線的平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)止推軸承：限制軸在垂直于軸線的平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)約束反力：徑向和軸向約束反力：徑向和軸向X XY YZ Z246.球形鉸支座球形鉸支座特點(diǎn)：將連在物體上的圓球裝球窩里而

9、構(gòu)成的空間約束特點(diǎn)：將連在物體上的圓球裝球窩里而構(gòu)成的空間約束25一、受力分析一、受力分析 解決力學(xué)問題時(shí)，首先要選定需要進(jìn)行研究的物體，即選擇研究對象；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)過程稱為物體的受力分析受力分析。 作用在物體上的力有：一類是:主動(dòng)力,如重力,風(fēng)力,氣體 壓力等。 二類是：被動(dòng)力，即約束反力。 1-4 1-4 物體的受力分析和受力圖物體的受力分析和受力圖26畫物體受力圖主要步驟為畫物體受力圖主要步驟為：選研究對象；取分離體； 畫上主動(dòng)力；畫出約束反力。二、受力圖二、受力圖例例127例例2 畫出下列各構(gòu)件的受力圖QAOBCDE28QAOBC

10、DE29QAOBCDE30例例3 畫出下列各構(gòu)件的受力圖說明：三力平衡必匯交說明：三力平衡必匯交當(dāng)三力平行時(shí)，在無限當(dāng)三力平行時(shí)，在無限遠(yuǎn)處匯交，它是一種特遠(yuǎn)處匯交，它是一種特殊情況殊情況。31例例4 尖點(diǎn)問題32例例5 畫出下列各構(gòu)件的受力圖33同學(xué)們練習(xí)下列題：1.分別畫出圖中各物體及整體的受力圖。34352.畫出AC、BC及整體的受力圖。3637三、畫受力圖應(yīng)注意的問題三、畫受力圖應(yīng)注意的問題除重力、電磁力外，物體之間只有通過接觸才有相互機(jī)械作用力，要分清研究對象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。2、不要多畫力、不要多畫力要注意力是物體之間

11、的相互機(jī)械作用。因此對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。1、不要漏畫力、不要漏畫力38約束反力的方向必須嚴(yán)格地按照約束的類型來畫，不能單憑直觀或根據(jù)主動(dòng)力的方向來簡單推想。在分析兩物體之間的作用力與反作用力時(shí)，要注意，作用力的方向一旦確定，反作用力的方向一定要與之相反，不要把箭頭方向畫錯(cuò)。3、不要畫錯(cuò)力的方向、不要畫錯(cuò)力的方向4、受力圖上不能再帶約束。、受力圖上不能再帶約束。 即受力圖一定要畫在分離體上。39一個(gè)力，屬于外力還是內(nèi)力，因研究對象的不同，有可能不同。當(dāng)物體系統(tǒng)拆開來分析時(shí)，原系統(tǒng)的部分內(nèi)力，就成為新研究對象的外力。對于某一處的約束反力的方向一旦設(shè)定，在整體、局部或單個(gè)物體的受力圖上要與之保持一致。 5、受力圖上只畫外力，不畫內(nèi)力。、受力圖上只畫外力，不畫內(nèi)力。 6 、同一系統(tǒng)各研究對象的受力圖必須整體與局部一致，相、同