第1章 静力学基础.ppt

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1、熟悉力合成与分解、力的可传性原理及其应用条件掌握力的多边形画法和力在坐标轴上投影的计算熟悉力矩和力偶的定义、性质以及力对点之矩的计算掌握合力矩定理和力的平移定理的运用掌握约束反力方向的画法，能够正确画出受力图熟悉力系的平衡条件和平衡方程的基本形式，能够运用平衡方程求解支座反力熟悉形心坐标公式，掌握利用对称性确定形心的方法第1章　静力学基础1一、力的概念图1.1是拳击比赛示意图，它对力的描述凸现得既清楚又生动。第一节　力的概念图1.1拳击比赛——力的概念21)定义力是物体之间的相互作用，其效果是使物体运动状态和形状大小发生改变。2)分析(1)物体之间　它表示至少

2、应该有两个物体才能构成相互作用，也才会产生力。研究某一物体时，该物体为受力体，其他物体为施力体。因此，分析物体受力时，必须明确谁是受力体，谁是施力体。3图1.2吊车吊起重物——作用力与反作用力分析4(2)相互作用受力体上的力是施力体给予的，而施力体上也要受到受力体给予的反作用力。这就是牛顿运动定律中的第三定律。它告诉我们：作用力与反作用力必然成对出现，两者等值、反向、共线，且分别作用在两个不同物体之上。现以吊车吊起重物为例，分析作用力与反作用力，如图1.2所示。5(3)作用形式物体之间的相互作用，其形式大体上可以分为两类：一类是通过“场”(如引力场)而起作用的，它不要求两物体

3、必须相互接触，是一种超距离作用，图1.2(b)中的W就是通过地球的引力场所产生的重力；另一类是由两个物体直接接触而产生的，图1.2(b)中的T就是绳子系住重物并且起吊，才产生的拉力。6(4)作用效果　一个力对物体作用后所产生的效果，一般来说，可以分为两个方面：一是物体的运动状态发生改变，它是属于力对物体的外效应；二是物体的形状大小发生改变，它是属于力对物体的内效应。这两者虽然是同时发生的，但研究时却需要分门别类，个个击破，才能起到事半功倍的效果，这也是科学研究中常用的方法。73)刚体如果只研究物体的外效应，那么变形可以不用考虑或者暂时不用考虑，此时的物体就可看作刚体。8图1.

4、3力沿作用线平移9图1.4力的可传性原理应用10二、力的示法要想恰当地表示一个力，需要同时考虑力的三个要素：大小、方向、作用点。这与代数量(即数值)有较大不同，它既要考虑力的数值的大小，还要顾及力的作用方向和作用位置。那么，用什么样的“量”才能够把这三个要素全部表示出来呢？——这就是“力矢量”，它是定位矢量。“矢”为箭头，“量”是线段，“定位”即作用点或作用线。11图1.6力矢量的表示法121)力矢量既有大小又有方向的量，称为矢量，也称之为向量。只有大小和方向的矢量即为自由矢量。大小和方向是矢量的普遍性。因为力还需要考虑作用位置，所以力矢量是定位矢量，如图1.6所示。13

5、2)力的单位力的大小以牛[顿](N)为单位。在国际单位制中，力是以质量单位kg(千克)、长度单位m(米)、时间单位s(秒)为基础表示的。由牛顿第二定律F=ma可知，力的量纲式为：M·L·T-2(［质量］·［长度］/［时间］2)，故力的单位为：N＝kg·m/s2。14三、力的合成与分解两(多)个力合成为一个力，一个力分解成两个力，这分别称为力的合成与分解。力的合分，常用的有图解法和解析法。图1.7力的平行四边形法则15图1.8力的三角形法则16(2)多力合成　大家已经知道，共点的两个力合成一个合力，可以作力的三角形来完成。如果共点力多于两个并且把它合成一个合力，那么靠作什

6、么样的图形来实现呢？现在设4个共点力F1，F2，F3，F4，其合力为R，如图1.10(a)所示。图1.10力的多边形法则17(3)力的分解　把一个力分解成两个力，又该如何做呢？由式(1.1)可知，力的合成就是把已知的两个分力F1和F2合成一个合力R。18192)解析法——数解法把力放在直角坐标系中分析，这一方法称为解析法。此法的关键是力向坐标轴投影。因为投影量是代数量，可用此代数量对力的大小和方位角进行求解，所以此法也称为数解法。20图1.12力在直角坐标轴上的投影21(1)力的投影　所谓力的投影，就是用一束平行光把力投射到某一坐标轴时留下的影子，如图1.12所示。力在轴上的

7、投影是代数量，即有大小和正负，其量值为：22若已知力F在直角坐标x轴、y轴的投影分别为X，Y，则该力的大小和方位角即可按式(1.4)求得：23图1.13力的分解与投影的比较24(2)力的分解和投影比较　如图1.13所示，一个力F分别置于第一象限和第三象限，若把它沿x轴、y轴分解，将得到两个分力Fx，Fy，若把它向x轴、y轴投影，将得到两个代数量X，Y。25(3)合力投影定理　合力在某一坐标轴上的投影等于各个分力在同一坐标轴投影的代数和，这就是合力投影定理。它表明了合力与分力在同