土木工程力学配套教学课件ppt少学时王长连课件 土木工程力学 教学课件 ppt 作者 少学时 王长连课件 第2章.ppt

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1、第2章力学基础知识土木工程力学（少学时）01020304力的概念与力的基本性质力矩与力偶平衡与平衡定理受力分析与受力图目录0506平面力系的平衡条件物体系统的平衡问题01力的概念与力的基本性质第2章力学基础知识第1节第1节力的概念与力的基本性质力就是物体间的相互机械作用，力不能脱离物体而单独存在。机械作用：指使物体发生位置移动和形状改变的作用。只有物体间的相互机械作用才能产生力。有物体只是力存在的条件，而不是产生力的原因，只有物体间的相互机械作用才能产生力。由于力是物体间的相互作用，所以力一定是成对出现的，不可能只存在一个力。一、力的概念力的作用方式有两种：一种是两个物体相互接触时，它们之间

2、相互产生力，例如吊车和构件之间的拉力；一种是物体与地球之间相互产生的吸引力，对物体来说，这种吸引力就是重力。第1节力的概念与力的基本性质作用与反作用定律作用力与反作用力大小相等、方向相反、作用线共线，且作用在不同的两个物体上。该定律是一条普适定律，无论对于静态的相互作用，或是动态的相互作用都适用。力的三要素（1）力的大小：它反映了物体间相互作用的强弱程度。（2）力的作用方向：指物体在力的作用下运动的指向。沿该指向画出的直线称为力的作用线，力的方向包含力的作用线在空间的方位和指向。（3）力的作用点：物体相互作用处的接触点。实际上，力多是作用于物体的一定面积上。如果这个面积很小，则可抽象为一个点

3、，这时作用力称为集中力；如果接触面积比较大，力在整个接触面上分布作用，这时的作用力称为分布力，通常用单位长度的力，表示沿长度方向上的分布力的强弱程度，称为荷载集度。力是矢量矢量的模表示力的大小；矢量的作用方位加上箭头表示力的方向；矢量的始端，或力的未端，表示力的作用点。第1节力的概念与力的基本性质二、力的作用效应1.力的作用效应：指物体在力的作用下发生运动和变形。（1）力的运动效应：力作用在物体上可产生两种运动效应。①若力的作用线，通过物体的重心，则力能使物体沿力的方向产生平行移动，简称平动。②若力的作用线不通过物体的重心，则力能使物体既产生平动又发生转动，称为平面运动。（2）力的变形效应当

4、力作用在物体上时，不仅产生运动效应，还会产生变形效应，使物体产生形状和尺寸的改变。第1节力的概念与力的基本性质2.力的可传性由实践可知，当力作用在刚体上时，只要保持力的大小和方向不变，可以将力的作用点沿力的作用线移动，而不改变刚体的运动效应。力的这一性质称为力的可传性。力的可传性只适用于力的运动效应，不适用于力的变形效应。若力系中各力的作用线不在同一平面内，称为空间力系。若力系中各力的作用线都在同一平面内，称为平面力系；平面力系又分为平面汇交力系、平面平行力系、平面一般力系和平面力偶系。力系：将作用在物体上两个或两个以上的一组力，称为力系。三、力系的概念第1节力的概念与力的基本性质如果某一力

5、系对物体产生的效应，可以用另一个力系来代替，则这两个力系互称为等效力系。等效力系当一个力与另一个力系等效时，则该力称为这个力系的合力；而该力系中的每一个力称为分力；反过来，把一个力分解成两个力，称为力的分解。力的合成与分解四、力的合成与分解力的平行四边形法则02力矩与力偶第2章力学基础知识第2节第2节力矩与力偶一、力对点之矩力矩：概念：用F与d的乘积，再冠以正负号来表示力使物体绕O点转动的效应，并称为力F对O点之力矩，简称力矩，以符号MO（F）表示，即MO（F）=±F·d矩心：O点，转动中心，简称矩心。力臂：矩心O到力作用线的垂直距离d。力矩的转向：通常规定，力使物体绕矩心作逆时针方向转动时

6、，力矩为正，反之为负。在平面力系中，力矩可正、可负、可为零，因此，力矩为代数量。单位：牛顿·米（N·ｍ）或千牛顿·米（kN·ｍ）例2-1例如图所示，半径为R的带轮绕O转动，如已知紧边带拉力为FT1，松边带拉力为FT2，刹块压紧力为F。试求各力对转轴O之矩。第2节力矩与力偶二、合力矩定理如图所示，将作用于刚体平面上A点的力F，沿其作用线滑移到B点（B点为任意点O到力F作用线的垂足），不改变力F对刚体的效应（力的可传性）。在B点将力F沿坐标轴方向正交分解为两分力Fx、Fy，分别计算并讨论力F和分力Fx、Fy对O点力矩的关系。由此证明，合力对某点的力矩等于各分力对同一点力矩的代数和。该定理不仅适用

7、于正交分解的两个分力系，对任何有合力的力系皆成立。若力系有N个力作用，则合力矩定理第2节力矩与力偶二、合力矩定理在平面力系中，求力对某点之矩，一般采用以下两种方法：（1）用力和力臂的乘积求力矩。这种方法的关键是确定力臂d。需要注意的是，力臂d是矩心到力作用线的垂直距离。（2）用合力矩定理求力矩。工程实际中，有时求力臂d的几何关系很复杂，不易确定时，可将作用力正交分解为两个分力，然后应用合力矩定理求原力对矩心的