静力学公理和物体的受力分析.ppt

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1、第一章静力学基础和物体的受力分析主要内容§1.1静力学公理§1.2约束和约束力§1.3物体的受力分析和受力图公理:是人们在生活和生产实践中长期积累的经验总结,又经过实践反复检验,被确认是符合客观实际的最普遍、最一般的规律。公理1力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,合力的作用点也在该点,合力的大小和方向,由这两个力为边构成的平行四边形对角线确定。如图。或者说,合力矢等于这两个力矢的几何和,即,亦可作一力三角形,如图。§1.1静力学公理公理2二力平衡条件作用在刚体上的两个

2、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,且作用在同一直线上。这个公理表明了作用于刚体上最简单力系平衡时所必须满足的条件。公理3加减平衡力系公理在已知力系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。推论1力的可传性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。§1.1静力学公理作用于刚体上的力的三要素是:力的大小、方向和作用线。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,则此三力必

3、在同一平面内,且第三个力的作用线通过汇交点。§1.1静力学公理公理4作用力和反作用力定律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。若用表示作用力,用表示反作用力,则公理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,其平衡状态保持不变。§1.1静力学公理自由体:位移不受限制的物体。非自由体:位移受到限制的物体。约束:对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。约束力:从力学角度来看,约束对物体的作用,实际上就是力。关于约束

4、力:1)作用点:作用在被约束物体与约束接触的点、线、面上。2)大小:一般未知,主要由静力学方程或动力方程求出。3)方向:一般未知,但确定约束反力方向应遵循一条原则,方向一定与约束所能够限制物体的位移方向相反。一、基本概念§1.2约束和约束力在静力学问题中,约束力和物体受的主动力组成平衡力系,因此可用平衡条件求出未知的约束力。主动力:能够单独改变物体的运动状态,主动地作用在物体上的力,其大小、方向、作用点都是明确的。二.几种常见约束及其约束反力1、具有光滑接触表面的约束光滑支承面对物体的约束力,作用

5、在接触点处,方向沿接触表面的公法线,并指向被约束的物体。这种约束力称为法向约束力。§1.2约束和约束力2、由柔软的绳索、链条或胶带等构成的约束绳索对物体的约束力,作用在接触点,方向沿着绳索背离物体,如图链条或胶带也都只能承受拉力。当它们绕在轮子上,对轮子的约束力沿轮缘的切线方向。如图§1.2约束和约束力可3、可动铰支座N§1.2约束和约束力4、光滑圆柱铰链:两个带孔的物体穿一个销子,只允许相对转动,而不允许相对移动,凡具有这种特点的约束称为圆柱铰链。§1.2约束和约束力圆柱滚子轴承结构圆柱滚子轴承

6、约束力圆柱滚子轴承球铰链圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承受力分析过程:1、取研究对象或取隔离体:把需要研究的物体(称为受力体)从周围的物体(称为施力体)中分离出来,单独画出它的简图。2、画受力图:将施力体对研究对象的作用力(包括主动力和约束反力)全部画在简图上,这个图形即为受力图。受力分析是理论力学乃至整个力学课程的基本功,正确分析受力、画好受力图是解决力学问题的关键性的第一步。§1.3物体的受力分析和受力图在图示的平面系统中,匀质球A重G1,借本身重量和摩擦不计的理想滑轮C和柔绳维持在仰角是的光滑斜面

7、上,绳的一端挂着重G2的物块B。试分析物块B,球A和滑轮C的受力情况,并分别画出平衡时各物体的受力图。CGBHEG1AFDG2例题1-1§1.3物体的受力分析和受力图解:1.物块B的受力图。BDG2TCGBHEG1AFDG2例题1-1§1.3物体的受力分析和受力图AEFG1FFFE2.球A的受力图。解:CGBHEG1AFDG2例题1-1§1.3物体的受力分析和受力图3.滑轮C的受力图。CFCFHFGIGH解:CGBHEG1AFDG2例题1-1§1.3物体的受力分析和受力图等腰三角形构架AB

8、C的顶点A,B,C都用铰链连接,底边AC固定,而AB边的中点D作用有平行于固定边AC的力F,如图所示。不计各杆自重,试画出杆AB和BC的受力图。ECABFD例题1-2§1.3物体的受力分析和受力图1.杆BC的受力图。FBFCBC解:ECABFD例题1-2§1.3物体的受力分析和受力图2.杆AB的受力图。表示法一表示法二BDAFFAxFAyFBBDAHFFAFB解:ECABFD例题1-2§1.3物体的受力分析和受力图如图所示,梯子的两部分AB和AC在A点铰接,又在D,E两点用水平绳连

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