理論力學(xué)生教學(xué)課件

1靜力學(xué)STATICS第一章質(zhì)點(diǎn)的平衡第二章剛體的平衡第三章剛體系與結(jié)構(gòu)的平衡第四章質(zhì)點(diǎn)系的平衡2第一章 質(zhì)點(diǎn)的平衡平衡(equilibrium)：在慣性參考系中處于靜止?fàn)顟B(tài)。要研究的問題：如何建立力學(xué)模型如何進(jìn)行受力分析如何尋找平衡規(guī)律3§1-0

力學(xué)模型與力系當(dāng)研究衛(wèi)星的軌道動(dòng)力學(xué)時(shí)，衛(wèi)星可視為質(zhì)點(diǎn)。研究對象的力學(xué)模型：質(zhì)點(diǎn)(particle)：具有質(zhì)量而其形狀、大小可以不計(jì)的物體。mg當(dāng)物體平衡時(shí)，若求繩索的拉力，物體可視為質(zhì)點(diǎn)。4§1-0

力學(xué)模型與力系當(dāng)研究航天器軌道問題時(shí)——質(zhì)點(diǎn)當(dāng)研究航天器姿態(tài)問題時(shí)——?jiǎng)傮w、質(zhì)點(diǎn)系、剛體系質(zhì)點(diǎn)系(particle

system)：具有一定聯(lián)系的若干個(gè)質(zhì)點(diǎn)的集合剛

體(rigid

body)：特殊的質(zhì)點(diǎn)系，其上任意兩點(diǎn)間的距離保持不變。5§1-0力學(xué)模型與力系力的作用效應(yīng)(effects

of

action

of

the

force):內(nèi)效應(yīng)(internal

effect):

物體的變形。外效應(yīng)(external

effect):

物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變注意：力作用于可變形的物體時(shí)，既有內(nèi)效應(yīng)，也會有外效應(yīng)。力作用于剛體時(shí)，不會有內(nèi)效應(yīng)，只可能有外效應(yīng)。“勇氣號”火星探測器著陸裝置6§1-0

力學(xué)模型與力系{P1,

P2

,,

Pm

}等效力系(equivalent

force

system):{F1,F2

,,Fn

}對同一剛體產(chǎn)生相同作用效應(yīng)的力系{FR

}{0}合力(resultant

force):與某力系等效的力{F1,F2

,,Fn

}平衡力系(force

system

in

equilibrium):

{F1

,F2

,,Fn

}對剛體不產(chǎn)生任何作用效應(yīng)的力系F1F2Fn力

系(force

system):

作用在物體上的一組力{

F1

,

F

2

,

,

F

n

}F3P1P2mP§1-0力學(xué)模型與力系F1F2若共點(diǎn)力系中，力的作用線在同一平面內(nèi)，則稱為平面

共點(diǎn)力系(concurrent

coplanar

force

system)。若共點(diǎn)力系中，力的作用線不在同一平面內(nèi)，則稱為空

間共點(diǎn)力系(concurrent

noncoplanar

force

system)。7FnAF12FFnA共點(diǎn)力系(concurrentforce

system):力作用線匯交于一點(diǎn)的力系。8§1-1共點(diǎn)力系的合成一、幾何法（矢量法）力多邊形設(shè){F1

,F2

,F3

}為作用在A點(diǎn)的力系，求其合力FR12=

F1

+

F2結(jié)論：合力為力多邊形的封閉邊設(shè)

{

F1

,

F

2

,

F

n

}

為作用在A點(diǎn)的共點(diǎn)力系FR

=

F1

+

F2

+

+

Fn

=

Fi{FR

}

=

{F1

,

F2,

Fn

}AF1F3

F2F1FR

=

FR12

+

F32FF3FRF1FR

=

F1

+

F2

+

F32FF3FRFR129FR

=

FiFRcosa

=

FRxFRcosg

=

FRz§1-1共點(diǎn)力系的合成二、解析法(投影法)iz

ixF

=

FF

=F

=

F

RzRyRxiy

RRzRyRxF

2+

F

2

+

F

2F

F

=FR

=

FRx

i

+

FRy

j

+

FRz

kFi

=

Fix

i

+

Fiy

j

+

Fiz

kxyzAFRF1F2FnFRFcos

b

=

RyFR

=

Fix

i

+

Fiy

j

+

Fiz

k其中：a

,b,g

是合力矢量FR與三個(gè)坐標(biāo)軸的夾角§1-2共點(diǎn)力系的平衡條件一、幾何平衡條件結(jié)論：力多邊形自行封閉特點(diǎn)：利用幾何法（矢量法），便于定性分析平衡問題。10F2FRF1FR

=

FiF4F2F3F1FR

=

Fi

=

0{F1,

F2

,,

Fn

}

={FR

}

={0}F4

F311§1-2共點(diǎn)力系的平衡條件FR

=

FRx

i

+

FRy

j

+

FRz

k

=

0FRx

=

Fix

,FRy

=

Fiy

,FRz

=

FizR R

x+

F

2

+

F

2

=

0R

y

R

zF

2F

=有三個(gè)獨(dú)立的平衡方程有兩個(gè)獨(dú)立的平衡方程結(jié)論：滿足平衡方程特點(diǎn)：利用解析法，便于定量分析平衡問題。xy二、解析平衡條件zAFRF1F2Fn=

0

=

0

R

z

izF

=

F

=

0

FR

x

=

FixFR

y

=

Fiy空間力系=

0

iyR

yF

=

0

F

=F

R

x

=

Fix平面力系12§1-2共點(diǎn)力系的平衡條件思考題：空間匯交