刚体静力学基本概念

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1、刚体静力学基本概念第二章ChapterTwoBasicConceptsofStaticsofRigidBodies2.1静力学基本概念2.2约束和约束力2.3受力图综合练习本章内容小结本章基本要求正确掌握力等基本概念和静力学公理。正确熟练地掌握各种约束类型的性质画出相应的约束力。能熟练地进行受力分析，正确地画出受力图。本章基本要求1.力的基本概念定义：力是物体间相互的机械作用。这种作用有两种效应∶使物体产生运动状态变化和形状变化。a小车的运动起重机大梁的变形2.1静力学基本概念力对物体的作用效果决定于?①力的大

2、小力的三要素∶力是矢量ABF力的单位∶牛顿（N)千牛（kN)定位矢量②力的方向③力的作用点xyzOAxyzFFyFxFZijkFzFxFyi+kF=j+F=FixxF=FjyyF=Fkzz力的解析表示∶bFFR力的分类作用方式体积力表面力分布情况分布力集中力（重力）分布力的理想化模型——集中力等效力系的概念合力平衡力系使同一个刚体产生相同作用效应的力系。如果某力系与一个力等效，则这一力称为力系的合力。作用于刚体，并使刚体保持平衡的力系。（零力系）力系的概念作用在物体的力的集合。aaaa=02.静力学公理公理1力

3、的平行四边形法则作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向，由这两个力为邻边构成的平行四边形地对角线确定。F=F1F2+AF1F2FAF1F2FRFxFyxy①最简单的力系简化的规律，是复杂力系简化的基础。②力的分解的依据③力的三角形法则AF1F2FOF1F2F1FF2F1O2分析和讨论为什么帆船逆风时会走“之”字形路线？帆风向分析和讨论公理2二力平衡公理作用在同一刚体上的的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是，这两个力的大小相等、方向相反、且在同一直线上。二力等

4、值、反向、共线。F1F2＝－F2F1AB①是一个最简单的平衡力系。②充分必要条件——刚体。③用于非刚体是必要而不充分的。④与牛顿第三定律区分。⑤二力构件AB二力杆公理3加减平衡力系原理在已知力上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。①是力系简化的重理论依据和主要手段。②不适用于变形体。aa证明∶AFBFAFBF1F2BF2F1F2＝－F＝推论1力的可传性原理作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。①力的可传性。②力的三要素∶力的大小、方向和作用线。③

5、力是滑动矢量。F①力的可传性。③力是定位矢量。×变形体②力的三要素∶力的大小、方向和作用点。讨论刚体F推论2三力平衡汇交定理作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力的作用线必通过此汇交点，且三个力共面。①该定理说明了不平行的三个力平衡的必要条件。②可用来确定第三个力的作用线的方位。作业：证明该定理ABCF1F2F3O试想你是一名宇航员，你正在太空站外面做太空行走。由于过于兴奋，你忘了时间，结果你背包中的燃料在不知不觉中已消耗殆尽。你将怎样回到太空站？尽管你的背包已经空了，但是只要

6、你把它给扔了，照样能够回到太空站。怎样做到这一点。分析和讨论公理4作用和反作用定律（牛顿第三定律）②力总是成对出现的。③不能认为作用力与反作用力相互平衡，组成平衡力系。作用力和反作用力总是同时存在，两力的大小相等、方向相反、沿着同一直线，分别作用在两个相互作用的物体上。WWFTWFT①该定律概括了物体间相互作用的关系。公理5刚化原理变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，则平衡状态保持不变。柔性绳刚性杆①建立了刚体静力学与变形体静力学的联系。②刚体的平衡条件是变形体平衡的必要条件，而非充分条件。

7、2.2约束和约束力1.概念★自由体主动力★非自由体Airbus330——限制物体运动的其他物体。约束——约束施加于被约束物体的力。约束（反）力接触和连接方式的简化模型——约束约束力的方向总是与约束所能阻止物体运动的方向相反的。如何判断约束力方向或作用线的位置？约束力的大小未知原则约束的性质——接触面的物理性质和连接方式。非理想约束理想约束绝对光滑存在摩擦2.约束的基本类型理想化的柔索不可伸长，不计自重，且不能抵抗弯曲。（1）柔性体约束（绳索、传动带、链条）特点∶提供拉力W1W2W2FT1FT2W1FT1FT2F

8、T3未知数1作用点：在接触点处或假想截面处方向：总是沿着绳子的方向而背离的物体FT2FT1FT1FT2对不计质量的光滑绳索而言，各处的拉力都是同样大小。胶带约束实例悬索桥拉索约束实例（2）光滑接触面约束法向反力FN特点：提供压力未知数1BAOFNwntFN作用点：在接触处方向：沿着接触处的公法线方向而指向被支撑物体。齿轮啮合实例WABCFBFCFAFNtnWO动脑又动笔⑶光滑圆柱铰链用