力的基本性質(zhì)與物體的受力分析-力及力的基本性質(zhì)（建筑力學(xué)）

第一篇力系的合成與平衡引言把同時作用在物體上的一群力，稱為力系。

力學(xué)分析中，在不改變力系對物體作用效果的前提下，用一個簡單的力系來代替復(fù)雜的力系，就稱為力系的合成（力系的簡化）。

對物體作用效果相同的力系稱為等效力系。物體在力系作用下，相對于地球靜止或做勻速直線運動，稱為平衡。平衡是物體運動的一種特殊形式。特點就是運動狀態(tài)沒有變化。

建筑力學(xué)中把運動狀態(tài)沒有變化的特殊情況稱為平衡狀態(tài)

力系的合成與平衡是進(jìn)行力學(xué)分析的基礎(chǔ)，它貫穿于整本書中。引言滿足平衡狀態(tài)的力系稱為平衡力系。

物體在力系作用下處于平衡時應(yīng)滿足的條件，稱為力系的平衡條件。在研究力系的合成和平衡問題時往往將所研究的對象視為剛體。

所謂剛體，是指在外力作用下，幾何形狀、尺寸的變化可忽略不計的物體。

剛體是實際物體理想化的模型。實際物體在力的作用下，都會產(chǎn)生不同程度的變形，但這些微小的變形，對平衡問題的研究影響很小，可以忽略不計。這樣，將會大大簡化對力系的平衡問題的研究。

第一章力的基本性質(zhì)與物體的受力分析學(xué)習(xí)目標(biāo)：力的基本性質(zhì)與物體的受力分析

1.理解力、力系、約束的概念。

2.理解靜力學(xué)公理的含義。

3.熟練常見典型約束的性質(zhì)及約束反力的確定。

4.掌握對物體和物體系統(tǒng)進(jìn)行受力分析的方法。將構(gòu)件在實際工程中所受約束歸納和抽象成理想的約束類型。重點:繪制物體的受力圖。難點:第一節(jié)力及力的基本性質(zhì)力的基本性質(zhì)一、力的概念

力是物體間相互的機械作用，這種相互作用會使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化（外效應(yīng)）或使物體發(fā)生變形（內(nèi)效應(yīng)）。實踐證明：力對物體的作用效果取決于力的三要素。力是有大小的。力的大小表明物體間相互作用的強弱程度。（1）力的大小力的單位是N（牛頓）或kN（千牛頓）。

1kN=1000Ｎ力的基本性質(zhì)(2)力的方向力的方向包含方位和指向。

例如，談到某鋼索拉力豎直向上時，豎直是指力的方位，向上是指力的指向。(3)力的作用點力的作用點表示兩物體間相互作用的位置。

力的作用位置實際上有一定的范圍，當(dāng)作用范圍與物體相比很小時，可以近似地看作是一個點。注意：力的三個要素中的任一要素改變時，都會對物體產(chǎn)生不同的效果。因此，在描述一個力時，必須全面表明這個力的三要素。AF力是矢量?？梢杂靡粠Ъ^的線段來表示。45o200kN1000

線段的長度（按預(yù)先選定的比例）表示力的大??；線段與某定直線的夾角表示力的方位，箭頭表示力的指向；帶箭頭線段的起點或終點表示力的作用點。力的基本性質(zhì)

靜力學(xué)公理：人們在長期生活和生產(chǎn)活動中通過反復(fù)觀察、實驗和總結(jié)，得出了關(guān)于靜力的最基本的客觀規(guī)律，這些客觀規(guī)律就是靜力學(xué)公理。

公理

力的平行四邊形公理

FFFR這里的FR是F

、

F的合力力的基本性質(zhì)作用于物體上同一點的兩個力，可以合成為一個合力，合力的作用點也在該點，合力的大小和方向由這兩個力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對角線確定。F2F1FRF4F3FRoxyFyFx

運用這個公理可以將兩個共點的力合成為一個力；同樣，一個已知力也可以分解為兩個力。但需注意，一個已知力分解為兩個分力可有無數(shù)個解。力的基本性質(zhì)

公理2二力平衡公理

作用在同一剛體上的兩個力，使剛體處于平衡的必要和充分條件是：這兩個力大小相等，方向相反，且在同一直線上。BAF2F1BAF1F2力的基本性質(zhì)公理3加減平衡力系公理

在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用效果。推論1力的可傳性原理力的基本性質(zhì)作用在剛體上某點的力，可以沿著它的作用線移動到剛體內(nèi)任意一點，而不改變該力對剛體的作用效果。BAFBABAF1F2F1F

由此可知，作用于剛體上的力是滑移矢量，因此作用于剛體上力的三要素為大小、方向和作用線。

推論2三力平衡匯交定理

作用于同一剛體上共面而不平行的三個力使剛體平衡時，則這三個力的作用線必匯交于一點。F1F2F3FRACBO力的基本性質(zhì)

利用三力平衡匯交定理，可確定物體在共面但不平行的三個力作用下平衡時，某一個未知力的方向。公理4作用力與反作用力公理

兩物體間的作用力與反作用力，總是大小相等、方向相反，沿同一直線并分別作用于兩個物體上。

注意：不能把作用力與反作用力公理與二力平衡公理相混淆。雖然作用力與反作用力大小相等、方向相反、沿同一直線，但分別作用于兩個物體上。力的基本性質(zhì)力的基本性質(zhì)二、力系的分類

()匯交力系

力系中各力作用線匯交于一點。

()力偶系

力系中各力可以組成若干力偶或力系由若干力偶組成。

(3)平行力系

力系中各力作用線相互平行。

(4)一般力系

力系