靜力學(xué)基本概念和和物體受力分析

1、第一篇 靜力學(xué)簡單復(fù)雜簡化簡化平衡力系的靜力學(xué)-研究物體在力的作用下處于平衡的規(guī)律平衡 : 靜止和保持勻速直線運動力: 一個力-集中力一群力-力系 靜力學(xué)第一章 靜力學(xué)的基本概念和公理靜力學(xué)的基本概念和物體的受力分析靜 力 學(xué) 11 靜力學(xué)的基本概念 1.力的定義 力是物體相互間的機械作用，其作用結(jié)果使物體的形狀和運動狀態(tài)發(fā)生改變。確定力的必要因素3. 力的三要素大小 方向作用點2. 力的效應(yīng)外效應(yīng)改變物體運動狀態(tài)的效應(yīng)。內(nèi)效應(yīng)引起物體變形的效應(yīng)。力的定義4. 力的表示法5. 力的單位力是一矢量，用數(shù)學(xué)上的矢量記號來表示，如圖。F 在國際單位制中，力的單位是牛頓(N) 1 N= 1公斤米/秒2

2、 （kg m/s2 )。12 力 剛體是一種理想的力學(xué)模型。 一個物體能否視為剛體，不僅取決于變形的大小，而且和問題本身的要求有關(guān)。剛體在外界的任何作用下形狀和大小都始終保持不變的物體。 或者在力的作用下，任意兩點間的距離保持不變的物體。12 靜力學(xué)的基本公理12 靜力學(xué)公里 1. 基本概念力 系 作用于同一物體或物體系上的一群力。等效力系 對物體的作用效果相同的兩個力系。平衡力系 能使剛體維持平衡的力系。分 力 一個力等效于一個力系，則力系中的各 力稱為這個力（合力）的分力。合 力 能和一個力系等效的一個力?；靖拍?.公理公理一(二力平衡公理) 要使剛體在兩個力作用下維持平衡狀態(tài)，必須也只

3、須這兩個力大小相等、方向相反、沿同一直線作用。公理一 公理二 FF F = F 公理二(加減平衡力系公理) 可以在作用于剛體的任何一個力系上加上或去掉幾個互成平衡的力，而不改變原力系對剛體的作用。推論 (力在剛體上的可傳性) 作用于剛體上的力，其作用點可以沿作用線在該剛體內(nèi)前后任意移動，而不改變它對該剛體的作用。=F1 = F2 = FFABFABF2F1F1AB 公 理推論即，合力為原兩力的矢量和。A 公理三(二力合成公理) 作用于物體上任一點的兩個力可合成為作用于同一點的一個力，即合力。合力的矢由原兩力的矢為鄰邊而作出的力平行四邊形的對角矢來表示。F1F2FR公理三矢量表達(dá)式：FR= F1

4、+F2 公 理 公理三(二力合成公理) 作用于物體上任一點的兩個力可合成為作用于同一點的一個力，即合力。合力的矢由原兩力的矢為鄰邊而作出的力平行四邊形的對角矢來表示。AF1F2FR公理三AF1F2FRAF1F2FR力三角形法 公 理推論(三力匯交定理) 當(dāng)剛體在三個力作用下平衡時，設(shè)其中兩力的作用線相交于某點，則第三力的作用線必定也通過這個點。F1FF2A=證明：F1F2F3A3AA2A1 公 理推論F3FA=A3F1F2F3A3AA2A1 推論(三力匯交定理) 當(dāng)剛體在三個力作用下平衡時，設(shè)其中兩力的作用線相交于某點，則第三力的作用線必定也通過這個點。證明： 公 理公理四 公理五 任何兩個物

5、體相互作用的力，總是大小相等，作用線相同，但指向相反，并同時分別作用于這兩個物體上。 公 理公理四(作用和反作用公理)公理五(剛化公理) 設(shè)變形體在已知力系作用下維持平衡狀態(tài)，則如將這個已變形但平衡的物體變成剛體（剛化），其平衡不受影響。公理四 公理五 公 理剛化原理13 約束和約束力基本概念自由體非自由體約束約束力(反力)主動力 可以任意運動（獲得任意位移）的物體。 運動(位移)受到某些限制的物體。 約束對被約束體的作用力。 由周圍物體所構(gòu)成的、限制非自由體位移的條件。 約束力以外的力。1. 基本概念 2. 常見的幾種類型的約束柔性約束(柔繩、鏈條、膠帶構(gòu)成的約束) 常見約束柔繩光滑接觸面約

6、束理想光滑接觸面約束 約束類型與實例FFFFAFB柔繩約束膠帶構(gòu)成的約束 約束類型與實例光滑接觸面約束實例 約束類型與實例光滑圓柱鉸鏈約束ABF光滑圓柱鉸鏈約束AB 約束類型與實例圓柱鉸結(jié)構(gòu) FyFx固定鉸鏈支座固定鉸鏈支座光滑圓柱鉸鏈約束 約束類型與實例F固定鉸鏈支座固定鉸支座的幾種表示:FF活動鉸鏈支座活動鉸鏈支座光滑圓柱鉸鏈約束 約束類型與實例活動鉸鏈支座滾動鉸支座（輥軸支座）的幾種表示:光滑圓柱鉸鏈約束實例 約束類型與實例光滑圓柱鉸鏈約束實例光滑圓柱鉸鏈約束實例 約束類型與實例光滑圓柱光滑圓柱鉸鏈約束實例 約束類型與實例光滑圓柱 光滑向心頸軸承光滑球鉸鏈約束：ABF光滑球鉸鏈約束 約束

7、類型與實例光滑球鉸鏈光滑球鉸鏈約束實例 約束類型與實例光滑球鉸鏈約束光滑球鉸鏈約束FAFBACB雙鉸鏈剛桿約束 雙鉸剛桿約束AB 約束類型與實例C雙鉸剛桿約束例題ABABFAFB雙鉸鏈剛桿約束 約束類型與實例受力圖正確嗎?CABABFAFB雙鉸鏈剛桿約束 約束類型與實例雙鉸剛桿約束例題CBDAABFBFA雙鉸鏈剛桿約束 約束類型與實例AB插入端約束 插入端約束FAyFAxMA14 約束和約束反力 約束類型與實例插入端約束14 物體的受力分析 和受力圖 畫受力圖步驟1.取分離體。2.畫出對象所受的全部主動力。3.在存在約束的地方，按約束類型逐一畫出約束反力。受力圖的畫法步驟： AEFW1FFFE

8、CGBHEW1AFD解：1. 物體B受力圖。2. 球A受力圖。3. 滑輪C的受力圖。FHFGCGHIFC 例題 1-1 W2FDBD例11 在圖示的平面系統(tǒng)中，勻質(zhì)球A重W1，借本身重量和摩擦不計的理想滑輪C和柔繩維持在仰角是的光滑斜面上，繩的一端掛著重W2的物體B。試分析物體B、球A和滑輪C的受力情況，并分別畫出平衡時各物體的受力圖。例題1-1 討論例題1-1FHFGCGHIFCFHFGCGHIFCI CGBHEW1AFD理想滑輪僅改變繩子的方向，而不改變繩子拉力的大小。 ECABFDBCFBFC解：1. 桿BC所受的力。2. 桿AB所受的力。表示法一：表示法二：BDAFFAxFAyFBBA

9、DFFAHFB例12 等腰三角形構(gòu)架ABC的頂點A，B，C都用鉸鏈連接，底邊AC固定，而AB邊的中點D作用有平行于固定邊AC的力F，如圖所示。不計各桿自重，試畫出AB和BC的受力圖。例題1-2 例13 如圖所示，重物重G = 20 kN,用鋼絲繩掛在支架的滑輪B上，鋼絲繩的另一端繞在鉸車D上。桿AB與BC鉸接，并以鉸鏈A，C與墻連接。如兩桿與滑輪的自重不計并忽略摩擦和滑輪的大小，試畫出桿AB和BC以及滑輪B的受力圖。ABDCG1.桿AB的受力圖。ABFABFCBBC解：2.桿BC 的受力圖。ABDCGD 3. 滑輪B ( 不帶銷釘）的受力圖。FBxF2F1FByABDCGBFBCFBAF2F1 4. 滑輪B ( 帶銷釘）的受力圖。ABFABFCBBCABDCGBACWFB思考題AWC光滑粗糙柔繩(a)(b)畫出桿AB的受力圖。 思考題AWFB思考題CFCFAyBCAWFBFAFAx 解答(a)(b)BCFBFC圖（b）,（c）