第1章静力学基础.ppt

第 1 章静力学基础
§1-2 静力学公理
§1-3 约束和约束力
§1-4 研究对象和受力图
§1-1 静力学中的基本概念
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§1-1 静力学中的基本概念
力的概念
力是物体间的相互机械作用,这种作用使物体的运动状态发生变化,同时使物体发生变形。前者称为力的运动效应或外效应;后者称为力的变形效应或内效应。
1. 力的三要素
力对物体作用的效应,决定于力的大小、方向(包括方位和指向)和作用点;这三个要素称为力的三要素。
A
F
2
2. 等效力系
(1) 力系。作用在物体上的若干个力总称为力系,以(F1,F2,…,Fn) 表示。
(2) 等效力系。作用于物体上的一个力系可用另一个力系代替,而不改变原力系对物体作用的外效应,以(F1,F2,…,Fn)~ , (F1′, F2′,…,Fm′) 表示,图形如下表示。
F1
F2
Fn
F1′
F2'
Fm′
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刚体的概念
任何物体在力的作用下,其上任意两点间均将产生相对运动,使其初始位置发生相对改变,称之为相对位移,从而导致物体发生变形,当其变形微小而可被忽略时,将其抽象为刚体。
静力学——研究物体在力系作用下平衡规律的科学。
刚体静力学——研究刚体在力系作用下的平衡问题。
平衡——物体相对于地面保持静止或作匀速直线运动的状态。
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平衡条件与平衡力系
要使物体处于平衡状态,作用于物体上的力系必须满足一定的条件,这些条件称为力系的平衡条件;作用于物体上正好使之保持平衡的力系则称为平衡力系。
刚体静力学研究的基本问题
1. 受力分析——分析作用在刚体上的各种力,弄清研究对象的受力情况。
2. 平衡条件——建立物体处于平衡状态时,作用在物体上的力系应满足的条件。
3. 利用平衡条件求解未知力,以解决工程中的相关问题。
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§1-2 静力学公理
公理1 二力平衡公理
作用于刚体上的两个力,使刚体处于平衡状态的必要与充分条件是:这两个力等值,反向,共线。
二力构件
只受两个力作用而处于平衡的物体。如果二力构件是一根直杆,则称为二力杆。
F1
F2
F1
F2
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公理2 加减平衡力系公理
在作用于刚体上的已知力系中,加上或减去任一平衡力系,并不改变原力系对刚体的效应。
作用于刚体上的力,可沿其作用线任意移动而不改变它对刚体的作用效应。
力的可传性原理:
F2
A
B
F
A
B
.
.
F
A
B
F1
F2
·
·
7
公理 3 力的平行四边形法则
作用于物体上同一点的两个力,其合力也作用在该点上,合力的大小和方向则由以这两个力为边所构成的平行四边形的对角线来表示,而该两个力称为合力的分力。
FR=F1+F2
FR
F1
F2
FR
F1
F2
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公理 4 作用与反作用定律
两物体间相互作用的力,总是大小相等,指向相反,且沿同一直线。
FT'
P
P
FT
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§1-3 约束和约束力
约束的概念
1. 自由体与非自由体
在空间能向一切方向自由运动的物体,称为自由体。
当物体受到了其他物体的限制,因而不能沿某些方向运动时,这种物体为非自由体。
2. 约束
限制非自由体运动的物体是该非自由体的约束。
P
约束
被约束物体
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