静力学的基本概念和公理.ppt

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1、静力学引言静力学研究物体在力系作用下的平衡规律。2、力——是物体之间相互的机械作用，这种作用的效果是使物体的运动状态发生变化，同时使物体的形状发生改变。1、平衡——物体的运动状态不变。它包括静止和匀速直线运动。一、概念（1）、力的大小。表示物体间相互机械作用的强弱程度。单位：牛顿（N）或千牛顿（KN）。（2）、力的方向。表示力的作用线在空间的方位和指向。（3）、力的作用点。表示力的作用位置。以上称为力的三要素。力是定位矢量3、力系——作用于物体上的一群力。力系分类：按力的作用线分布：平面力系和空间力

2、系；按力的作用线关系：汇交力系、平行力系和任意力系。4、若两力系对同一物体作用效果相同——等效力系；把一个力系用与之等效的另一个力系代替——力系的等效替换。5、一个复杂力系用一个简单力系等效替换的过程——力系的简化。若一个力系可用一个力等效替换，则该力叫合力；力系中的各力叫分力。6、若作用于物体上的力系使物体保持平衡，则该力系称为平衡力系。此时力系所满足的条件称平衡条件。二、静力学所研究的基本问题：（1）、物体的受力分析；（2）、力系的简化；（3）、力系的平衡条件及其应用。第一章静力学公理和物体的

3、受力分析静力学公理约束与约束反力物体的受力分析与受力图1.1静力学公理———————————————————公理一力的平行四边形法则——————————————————作用于物体某一点的两个力的合力，亦作用于同一点上，其大小和方向可由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线来确定。即：A它是力系简化的基础。静力学公理1.1公理一力的平行四边形法则力的三角形法则三角形abc称为力三角形;上述作图方法称为力的三角形法则.abcA1.1静力学公理———————————————————公理二二力平衡公理——

4、————————————————作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：这两个力大小相等、方向相反、沿同一条直线。此公理提供了一种最简单的平衡力系。对于刚体此条件是充要条件，但对变形体只是必要条件而不是充分条件。只受两个力作用而平衡的构件，叫二力构件。只受两个力作用而平衡的直杆，叫二力杆。AB1.1静力学公理———————————————————公理三加减平衡力系公理——————————————————在作用于刚体上的已知力系上，加上或去掉任意个平衡力系，不改变原力系对刚体的作用效果。该

5、公理是力系简化的理论依据。1.1静力学公理———————————————————推论1力的可传性原理——————————————————作用在刚体上的力可沿其作用线任意移动，而不改变该力对刚体的作用。作用于刚体上的力的三要素为：大小、方向、作用线。作用于刚体上的力是：滑动矢量。AAB1.1静力学公理———————————————————推论2三力平衡汇交定理——————————————————当刚体受三个力作用而平衡时，若其中任何两力的作用线相交于一点，则其余一力的作用线亦必交于同一点，且三力的作用

6、线在同一平面内。说明不平行三力平衡的必要条件。即：三力平衡必汇交。三力汇交不一定平衡。1.1静力学公理———————————————————公理四作用与反作用公理——————————————————两物体间相互作用的作用力和反作用力总是同时存在，大小相等，方向相反，沿同一直线，分别作用在这两个物体上。它是受力分析必需遵循的原则。1.1静力学公理———————————————————公理五刚化原理——————————————————当变形体在已知力系作用下处于平衡时，如果把该物体变成刚体，则平衡状态保

7、持不变。它建立了刚体力学与变形体力学的联系。1.2约束与约束反力———————————————————概念自由体——可以在空间作任意运动的物体。非自由体——由于受到周围物体的限制（或阻碍）而不能作任意运动的物体。约束——对物体的运动所加的限制条件。约束反力——约束作用于非自由体的力。（简称：约束力或反力）除约束力外，非自由体上所受到的所有促使物体运动或有运动趋的力，称为主动力。约束力是由主动力引起的，故它是一种被动力。1.2约束与约束反力———————————————————约束反力的确定约束反力取

8、决于约束本身的性质、主动力和物体的运动状态。约束反力阻止物体运动的作用是通过约束与物体相互接触来实现的，因此它的作用点在相互接触处；它的方向总是与约束所能阻止物体的位移方向相反；大小将由平衡方程求出。1.2约束与约束反力—————————————————————————————————————约束的基本类型约束反力为拉力，作用线沿柔索背离物体。一、柔性体约束（柔索约束）1.2约束与约束反力—————————————————————————————————————约束的