活动一力的性质

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1、项目一力学基础知识活动一力的性质活动二平面汇交力系活动三力矩与平面力偶系活动四平面一般力系活动五摩擦与润滑活动一力的性质一、力的概念力的概念物体对物体的机械作用。力的两种效应1.运动效应（外效应）2.变形效应（内效应）二、物体的重力物体所受重力大小G和物体的质量m成正比力对物体的作用效应取决于力的大小、方向和作用点，称为力的三要素。三、力三要素四、力系平衡的基本公理研究力系平衡的基本性质是静力学研究的重要内容。力系平衡的基本公理是研究复杂力系平衡性质的理论基础。公理是指人们在生活和生产活动中长期积累的经验总结，又经过实践的反复检验

2、，证明是符合客观实际的普遍规律。二力平衡公理（公理1）作用于同一刚体上的两个力，使刚体保持平衡状态的充要条件是这两个力的大小相等、方向相反、作用线相同，简称等值、反向、共线。刚体是指在任何情况下，其变形都可忽略不计的物体，或者说是其体内任意两质点间的距离始终保持不变的特殊质点系。质点是指只计质量，而忽略体积的物体；质点系是指由许多质点所组成的系统。二力体（二力杆）一个刚体在两个力的作用下处于平衡状态，则这两个力的作用线必在它们作用点的连线上，且等值反向，这样的刚体（或刚杆）称为二力体（或二力杆）。工程实际中常见的基本构件之一。显然

3、，上述平衡条件对于变形体，只是必要条件，而不是充分条件。加减平衡力系公理（公理2）在已知力系作用的某一刚体上，加上或减去任意一个平衡力系，均不改变原力系对该刚体的作用效应。力在刚体上的可传性（推论）作用于某一刚体上的力可以沿其作用线将其作用点任意滑移到该刚体上其他点，并不改变此力对该刚体的作用效应。证明：AB(b)B(a)AAB(c)F1=F2=F推论表明：作用于刚体上的力是一个可以沿其作用线滑移的滑移矢量。因此，作用于刚体上的力的三要素可由原来的大小、作用点和方向改为大小、作用线和指向。刚化公理（公理3）变形体或物体系统（简称物

4、系）在某一力系的作用下处于平衡状态，若在该位置将变形体或物系刚化为一个刚体，则其平衡状态保持不变。表明：变形体或物系处于平衡时作用在它上面的力系，必须满足刚化后刚体的平衡条件。即刚体的平衡条件对于平衡的变形体或物系只是必要条件，而非充分条件。通过刚化公理，可以将刚体的平衡条件应用于变形体或物系的平衡问题。推论1三力平衡定理作用于同一刚体上的三个力使刚体处于平衡状态，其中两个力的作用线交于一点，则第三个力的作用线必经过此点，且与这两个力作用线共面。证明设某刚体在三个力、和的作用下处于平衡状态，且与的作用线交于点O，根据力的可传性和力

5、的平行四边形法则，力与的作用点可先沿各自作用线滑移到点O，然后合成为一个合力，显然，和为一平衡力系，由二力平衡公理知，必与共线，故必在、的作用线所决定的平面内，且作用线经过点O。(a)(b)公理4作用和反作用定律作用力和反作用力总是同时存在，同时消失，等值、反向、共线，作用在相互作用的两个物体上．在画物体受力图时要注意此公理的应用，是分析相互作用的物体受力时的纽带。该定律是受力分析必须遵循的原则。五、约束和约束力运动学中的约束与静力学中的约束在运动学中，把事先给定的限制非自由体运动的条件定义为约束。约束实际上是非自由体通过与其他物

6、体相接触而形成的。在静力学中，为了便于研究物体间的相互作用，将限制非自由体某些方向运动的其他物体称为约束。约束力主动力(1)约束对非自由体运动的限制是通过作用力来实现的，称这种作用力为约束力。(2)为了与约束力相区别，将那些主动地作用于非自由体上，使非自由体产生运动或使非自由体有运动趋势的作用力称为主动力（在工程中通常又将主动力称为载荷）。(3)在静力学中，主动力的大小和方向一般是预先已知的独立的力，它与非自由体所受的约束无关。而约束力却是被动的，它的大小和方向，不仅与主动力有关，而且与接触处的约束特点和物体的运动状态或运动趋势有

7、关。由于约束限制被约束物的运动状态是通过相互接触实现的，因此，约束是接触力，它作用在相互接触处，约束力的方向总是与约束所限制物体的运动或运动趋势的方向相反，而约束力的大小一般是未知的，需要通过平衡条件或动力学规律进行求解。解除约束原理在研究非自由体的受力时，通常将约束想象地解除，即想象地撤去约束物，并在接触点上用适当的约束力来代替约束物，称之为解除约束原理。下面介绍常见的约束和约束力的性质。常见的约束和约束力的性质：(1)柔索约束将柔软的、不可伸长的约束物体称为柔索约束，如绳索、链条、胶带等。如无特殊说明，这类约束物的横截面尺寸及

8、其重量一律不计。约束特点：这类约束只能限制被约束物体沿柔索被拉伸方向的运动，故其约束力沿其中心线，且背离被约束的物体，如图所示。(a)(b)张力(c)单侧约束双侧约束(d)单侧约束(b)(d)长方体物体(a)水平面(e)(f)(c)圆柱圆柱状凸面(