豆萁中大考研論壇中山大學(xué)工學(xué)院課件理論力學(xué).pptVIP

1,理論力學(xué),主講教師 劉祚秋,2,聯(lián)系方式,劉祚秋 單位：中山大學(xué)工學(xué)院應(yīng)用力學(xué)與工程系,3,課程簡介,理論力學(xué)是機(jī)械、土建、水利、航空、動(dòng)力、交通等工科專業(yè)的一門十分重要的的技術(shù)基礎(chǔ)課，是一門理論性、邏輯性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。它不僅是各門力學(xué)和許多專業(yè)課程的基礎(chǔ)，同時(shí)還在許多工程領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。,4,教學(xué)安排,教學(xué)內(nèi)容：本書1-14章 教學(xué)方式：講授為主，輔以習(xí)題討論課 成績考核：平時(shí)作業(yè)考勤（20%）期中考試（閉卷考試、20%）、期末考試（閉卷考試、60%） 時(shí)間安排：學(xué)生課內(nèi)外所用時(shí)間之比為1：2 答疑時(shí)間：每次課后 獎(jiǎng)勵(lì)：課外與力學(xué)有關(guān)的研究報(bào)告、論文、讀后感，總分加1-5分，但不超過最高分,5,教科書及主要參考書,教材： 理論力學(xué)(I)（第七版），哈工大編，高等教育出版社，2009年 教學(xué)參考書： 理論力學(xué)，范欽珊主編，高等教育出版社， 2000 年 理論力學(xué)，洪嘉振，揚(yáng)長俊編，高等教育出版社， 2008 年 理論力學(xué)，胡守信編，高等教育出版社， 1986 年（力學(xué)專業(yè)）,6,網(wǎng)絡(luò)資源,中國高校力學(xué)課程網(wǎng) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)的精品課程 理論力學(xué) /lllx/lllx.htm,湖南大學(xué)的精品課程 理論力學(xué) /2007sb-lllx/Course/Index.htm,中山大學(xué)省級(jí)精品課程 /second/lllixue/,7,學(xué)習(xí)建議,1正確理解和掌握基本概念。 2熟練掌握基本定理（定律）和公式。 3課后要及時(shí)看書復(fù)習(xí)，并注意歸納總結(jié)。 4認(rèn)真及時(shí)地完成課后作業(yè)。,作業(yè)要求*： 1. 不抄原題，只寫題號(hào)和解答； 2. 畫圖一律要用鉛筆，書寫要工整； 3. 發(fā)現(xiàn)抄作業(yè)，該次作業(yè)成績只給D（不及格）；,8,理 論 力 學(xué),Theoretical Mechanics,Classical Mechanics 經(jīng)典力學(xué),Newtonian Mechanics 牛頓力學(xué),9,理論力學(xué)的研究對(duì)象,理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的一門學(xué)科。 機(jī)械運(yùn)動(dòng)是指物體在空間的位置隨時(shí)間的變化，物體的平衡是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的特殊情況，理論力學(xué)也研究物體的平衡問題,常速、宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 （機(jī)械運(yùn)動(dòng)） 常速：遠(yuǎn)小于光速 宏觀：介于巨大星系與分子、原子之間,緒論,10,理 論 力 學(xué),研究物體運(yùn)動(dòng)的幾何規(guī)律,靜 力 學(xué),運(yùn) 動(dòng) 學(xué),研究物體在外力作用下的平衡規(guī)律,動(dòng) 力 學(xué),研究物體的運(yùn)動(dòng)變化與其所受的力之間的關(guān)系,理論力學(xué)的任務(wù)及其研究內(nèi)容 任務(wù)：直接應(yīng)用；后繼課程； 深造；世界觀,11,理論力學(xué)的研究方法,從實(shí)際出發(fā)，經(jīng)過抽象化、綜合、歸納，建立公理，再應(yīng)用數(shù)學(xué)演繹和邏輯推理而得到定理和結(jié)論，形成理論體系，然后再通過實(shí)踐來證實(shí)理論的正確性。,一般解決力學(xué)問題時(shí)，所遵循的方法步驟是：,12,牛頓前: 最古老的學(xué)科; “天工開物”; 天文觀察: 歷法; 第谷 牛頓: 宏觀世界： 數(shù)量化的因果關(guān)系 ; 機(jī)械唯物論試圖解釋一切事物 現(xiàn)代: 愛因斯坦; 牛頓力學(xué)的局限性; 在適用范圍內(nèi)仍然有效 新發(fā)展: 航天 、多體系統(tǒng)、 新材料.,經(jīng)典力學(xué)發(fā)展簡史,13,課后閱讀文獻(xiàn)資料,書名:力學(xué)史 作者:戴念祖, 老亮 出版:長沙：湖南教育出版社，2001 書名:力學(xué)史與方法論論文集 作者: 武際可 隋允康 力學(xué)史與方法論學(xué)術(shù)研討會(huì) 出版:北京：中國林業(yè)出版社，2003 書名:力學(xué)與工程技術(shù)的進(jìn)步 作者:薛明德, 工程力學(xué)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì) 出版:北京：高等教育出版社，2001,14,課后閱讀文獻(xiàn)資料,書名:自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 作者:牛頓，翻譯： 趙振江 出版:北京：商務(wù)印書館，2006 書名:力學(xué)與現(xiàn)代生活 作者: 丁光宏 出版:上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2001 書名:力學(xué)與工程 作者:李國豪、何友聲 出版:上海：上海交通大學(xué)出版社，1999,15,引言,靜力學(xué)部分,16,剛體是一種理想化的力學(xué)模型。,一個(gè)物體能否視為剛體，不僅取決于變形的大小，而且和問題本身的要求有關(guān)。,剛體在外界的任何作用下形狀和大小都始終保持不變的物體?；蛘咴诹Φ淖饔孟拢我鈨牲c(diǎn)間的距離保持不變的物體。,平衡平衡是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的特殊形式，是指物體相對(duì)慣性參考系如地球處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。,靜力學(xué)的基本概念,力系作用在物體上的一組力， 力系的平衡條件要使物體保持平衡狀態(tài)，作用在物體上的一組力要滿足的條件,靜力學(xué)研究的基本問題（1）物體的受力分析（2）力系的簡化；（3）力系的平衡條件及其應(yīng)用,17,靜力學(xué)的基本概念,力力是物體相互間的機(jī)械作用，其作用結(jié)果使物體的形狀和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。,質(zhì)點(diǎn)具有一定質(zhì)量而其形狀與大小可以忽略不計(jì)的物體。,質(zhì)點(diǎn)系由有限個(gè)或無限個(gè)有著一定聯(lián)系的質(zhì)點(diǎn)所組成的 質(zhì)點(diǎn)群。也稱為機(jī)械系統(tǒng),質(zhì)點(diǎn)是一種理想化的力學(xué)模型。,一個(gè)物體能否視為質(zhì)點(diǎn)，不僅取決于物體的大小，而且和問題本身的要求有關(guān)。,不變質(zhì)點(diǎn)系：質(zhì)點(diǎn)系中各質(zhì)點(diǎn)間距離保持不變的系統(tǒng)； 物體系統(tǒng)：由若干剛體組成的系統(tǒng)，簡稱物系。,18,力的表示法,力是一矢量，用數(shù)學(xué)上的矢量記號(hào)來表示，如圖。,力的單位, 在國際單位制中，力的單位是牛頓(N) 1N= 1公斤米/秒2 （kg m/s2 )。,靜力學(xué)的基本概念,19,靜力學(xué)的基本概念,力系的分類平面力系、空間力系；。,等效力系對(duì)物體的作用效果相同的兩個(gè)力系。,平衡力系能使物體維持平衡的力系。,合 力在特殊情況下，能和一個(gè)力系等效 的一個(gè)力。,20,第一章 靜力學(xué)公理和物體的受力分析,靜力學(xué),21,11 靜力學(xué)公理,12 約束和約束力,13 物體受力分析和受力圖力學(xué)模型與力學(xué)簡圖,第一章 靜力學(xué)公理和物體的受力分析,22,公理一 (力平行四邊形法則) 作用于物體上任一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成為作用于同一點(diǎn)的一個(gè)力，即合力。合力的矢由原兩力的矢為鄰邊而作出的力平行四邊形的對(duì)角矢來表示。,F1,F2,R,矢量表達(dá)式：R= F1+F2,即，合力為原兩力的矢量和。,11 靜力學(xué)公理,復(fù)雜力系簡化的基礎(chǔ),23,公理二 (二力平衡條件),要使剛體在兩個(gè)力作用下維持平衡狀態(tài)，必須也只須這兩個(gè)力大小相等、方向相反、沿同一直線作用。,公理三 (加減平衡力系原理),可以在作用于剛體的任何一個(gè)力系上加上或去掉幾個(gè)互成平衡的力，而不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用。,11 靜力學(xué)公理,24,推論1 (力在剛體上的可傳性),作用于剛體的力，其作用點(diǎn)可以沿作用線在該剛體內(nèi)前后任意移動(dòng)，而不改變它對(duì)該剛體的作用,=,=,11 靜力學(xué)公理,25,推論2 (三力匯交平衡定理) 當(dāng)剛體在三個(gè)力作用下平衡時(shí)，設(shè)其中兩力的作用線相交于某點(diǎn)，則第三力的作用線必定也通過這個(gè)點(diǎn)。,F1,F3,R1,F2,=,證明：,A3,11 靜力學(xué)公理,26,公理四 (作用和反作用定律) 任何兩個(gè)物體間的相互作用的力，總是大小相等，作用線相同，但指向相反，并同時(shí)分別作用于這兩個(gè)物體上。 公理五 (剛化原理) 設(shè)變形體在已知力系作用下維持平衡狀態(tài)，則如將這個(gè)已變形但平衡的物體變成剛體（剛化），其平衡不受影響。,11 靜力學(xué)公理,27,12 約束和約束反力,1、自由體：,2、非自由體：,3、約束：,4、約束(反)力：,5、主動(dòng)力：,可以任意運(yùn)動(dòng)（獲得任意位移）的物體。,不可能產(chǎn)生某方向的位移的物體。,約束對(duì)被約束體的反作用力。,由周圍物體所構(gòu)成的、限制非自由體 位移的條件。,約束力以外的力。, 基本概念：,6、確定約束力的準(zhǔn)則：,取決于約束的性質(zhì)、主動(dòng)力和物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)； 作用點(diǎn)在相互接觸處； 方向總與約束體所能阻止的運(yùn)動(dòng)方向相反。,28,1、理想光滑接觸面（線）約束,12 約束和約束反力,常見的幾種類型的約束,光滑接觸面約束的特點(diǎn)：不論支承接觸面的表面形狀如何，只能承受壓力，不能承受拉力，只限制物體沿兩接觸表面在接觸處的公法線而趨向支承接觸面的運(yùn)動(dòng),29,12 約束和約束反力,光滑接觸面約束對(duì)非自由體的約束力，只能是壓力，作用在接觸處；方向沿接觸處的公法線并指向受力物體，故稱為法向約束力，用 表示,30,2、柔繩、鏈條、膠帶構(gòu)成的柔性體約束：,常見的幾種類型的約束,12 約束和約束反力,柔體的約束反力沿著柔體的中心且背離被約束的物體.,柔索只能受拉力，又稱張力.用 表示,柔索對(duì)物體的約束力沿著柔索背向被約束物體,膠帶對(duì)輪的約束力沿輪緣的切線方向，為拉力,31,3、光滑圓柱鉸鏈約束,12 約束和約束反力,常見的幾種類型的約束,約束力： 在垂直于圓柱銷軸線的平面內(nèi)，通過圓柱銷中心，方向不定,約束特點(diǎn)： 只能限制物體沿圓柱銷的任意徑向移動(dòng)，不能限制物體繞圓柱銷軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)和平行于圓柱銷軸線的移動(dòng),32,(1) 固定鉸鏈支座：,12 約束和約束反力,常見的幾種類型的約束,33,(2) 活動(dòng)鉸鏈支座：,常見的幾種類型的約束,12 約束和約束反力,34,(3) 鏈桿約束：,常見的幾種類型的約束,12 約束和約束反力,35,常見的幾種類型的約束：實(shí)例,12 約束和約束反力,36,常見的其它幾種類型的約束：向心軸承,12 約束和約束反力,37,常見的其它幾種類型的約束：止推軸承,12 約束和約束反力,約束特點(diǎn)：,止推軸承比徑向軸承多一個(gè)軸向的位移限制,約束力：比徑向軸承多一個(gè)軸向的約束反力，亦有三個(gè)正交分力 ,38,N,常見的其它幾種類型的約束：光滑球鉸鏈約束,12 約束和約束反力,39,常見的其它幾種類型的約束：光滑球鉸鏈約束,12 約束和約束反力,約束特點(diǎn)：通過球與球殼將構(gòu)件連接，構(gòu)件可以繞球心任意轉(zhuǎn)動(dòng)，但構(gòu)件與球心不能有任何移動(dòng),約束力：當(dāng)忽略摩擦?xí)r，球與球座亦是光滑約束問題,約束力通過接觸點(diǎn),并指向球心,是一個(gè)不能預(yù)先確定的空間力.可用三個(gè)正交分力表示,40,常見的其它幾種類型的約束：固定端(插入端)約束