第01章靜力學公理和物體的受力分析

1、理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析一、為什么要學習理論力學？一、為什么要學習理論力學？ 二、如何學好理論力學？二、如何學好理論力學？ （1）深刻認識基本概念與基本理論）深刻認識基本概念與基本理論 （2）聯(lián)系實際、勤于思考）聯(lián)系實際、勤于思考 （3）多做練習題）多做練習題 三、作業(yè)三、作業(yè) 每周第一次課交作業(yè)，用活頁紙，課代表負責每周第一次課交作業(yè)，用活頁紙，課代表負責四、考試四、考試 （1）認真聽課、做筆記）認真聽課、做筆記 （2）課后及時看

2、書）課后及時看書 （3）做好課后作業(yè)）做好課后作業(yè) 理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析一、理論力學的研究對象一、理論力學的研究對象 剛體與質(zhì)點的機械運動剛體與質(zhì)點的機械運動機械運動：物體的空間位置隨時間的改變機械運動：物體的空間位置隨時間的改變二、理論力學的研究內(nèi)容二、理論力學的研究內(nèi)容 靜力學、運動學、動力學靜力學、運動學、動力學剛體：在力作用下，內(nèi)部任意兩點間的距離始終保持不變的物體剛體：在力作用下，內(nèi)部任意兩點間的距離始終保持不變的物體

3、. .質(zhì)點：考慮質(zhì)量，不計大小與形狀的物體。質(zhì)點：考慮質(zhì)量，不計大小與形狀的物體。靜力學靜力學研究物體的受力分析、力系的等效替換（或簡研究物體的受力分析、力系的等效替換（或簡化）、建立各種力系的平衡條件的科學化）、建立各種力系的平衡條件的科學運動學運動學只從幾何的角度來研究物體的運動，而不研究只從幾何的角度來研究物體的運動，而不研究引起物體運動的物理原因。引起物體運動的物理原因。研究受力物體的運動和作用力之間的關系。研究受力物體的運動和作用力之間的關系。動力學動力學理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析三、理論力學的任務三、理論力學的任務

4、1. 直接解決工程技術問題直接解決工程技術問題2. 為后續(xù)課程學習提供理論基礎為后續(xù)課程學習提供理論基礎經(jīng)驗總結經(jīng)驗總結靜力學靜力學由已知力求未知力（大小、方向）由已知力求未知力（大小、方向）運動學運動學由已知運動求未知運動由已知運動求未知運動（運動方程、速度、加速度等）（運動方程、速度、加速度等）動力學動力學已知力求運動已知力求運動已知運動求力已知運動求力理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析一、力：物體間的相互作用，使物體的機械運動狀態(tài)改變一

5、、力：物體間的相互作用，使物體的機械運動狀態(tài)改變 引言引言 靜力學基本概念靜力學基本概念力系：作用于同一物體上的一組力力系：作用于同一物體上的一組力 物體受力平衡：物體相對于地面靜止或勻速直線運動物體受力平衡：物體相對于地面靜止或勻速直線運動 力系平衡：力系作用于某一物體上，使該物體受力平衡力系平衡：力系作用于某一物體上，使該物體受力平衡 判斷以下兩組力是否為力系：判斷以下兩組力是否為力系：力系力系非力系非力系二、力的外效應與內(nèi)效應二、力的外效應與內(nèi)效應 外效應：使物體的速度等機械運動狀態(tài)外效應：使物體的速度等機械運動狀態(tài)發(fā)生改變（運動效應）發(fā)生改變（運動效應） 內(nèi)效應：使物體產(chǎn)生形變（變形效

6、應）內(nèi)效應：使物體產(chǎn)生形變（變形效應） F1F2FFFFF理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析三、力與力系三、力與力系 力的三要素：大小、方向、作用點力的三要素：大小、方向、作用點 力的作用線：過力的作用點代表力的方位的直線力的作用線：過力的作用點代表力的方位的直線 平面力系：所有力的作用線在同一平面內(nèi)的力系平面力系：所有力的作用線在同一平面內(nèi)的力系 平面匯交力系：平面內(nèi)所有力的作用線匯交于同一點平面匯交力系：平面內(nèi)所有力的作用線匯交于同一點 平行力系：所有力的作用線相互平行平行力系：所有力的作用線相互平行 平面任意力系：力系中各力的作

7、用線都在同一平面內(nèi)，既平面任意力系：力系中各力的作用線都在同一平面內(nèi)，既不匯交于一點，又不全部平行不匯交于一點，又不全部平行 等效力系：對同一物體作用外效應相同等效力系：對同一物體作用外效應相同 力的示意圖：力的示意圖： F例例1：10N20N15N25N10N20N20N10N?理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析 1-1 靜力學公理靜力學公理 一、二力平衡公理：剛體上兩平衡力等值、共線、反向一、二力平衡公理：剛體上兩平衡力等值、共線、反向 二、加減平衡力系公理：作用于剛體的任意力系上加上或二、加減平衡力系公理：作用于剛體的任意力系上

8、加上或減去任一平衡力系，對剛體的作用效應不變減去任一平衡力系，對剛體的作用效應不變 推理推理1（力的可傳性原理）（力的可傳性原理） ABFABFABFFF說明：此推理適用于剛體或質(zhì)點（拉緊的繩子視為剛體）說明：此推理適用于剛體或質(zhì)點（拉緊的繩子視為剛體） 三、力的平行四邊形法則三、力的平行四邊形法則 1、平行四邊形法則、平行四邊形法則 OF1F2FROxyFFxFy常用：常用： cos FFx sin FFy理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析2、三角形法則、三角形法則 OF1F2FR3、多邊形法則、多邊形法則OF1F2F3F4FR推理

9、推理2（三力匯交原理）當剛體受三個力作用而平衡時，（三力匯交原理）當剛體受三個力作用而平衡時，若其中任何兩個力的作用線相交于一點，則其余一力的作若其中任何兩個力的作用線相交于一點，則其余一力的作用線也通過該點，且三個力處于同一平面。用線也通過該點，且三個力處于同一平面。 條件：剛體在三力作用下平衡且二力相交條件：剛體在三力作用下平衡且二力相交 結論：三力匯交于一點，且共面結論：三力匯交于一點，且共面 F1F2F3四、作用與反作用定律：兩物體間相互作用四、作用與反作用定律：兩物體間相互作用的力大小相等、共線、反向，分別作用在兩的力大小相等、共線、反向，分別作用在兩個物體上個物體上 FCFC理論力

10、學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析五、剛化公理五、剛化公理 變形體在受力平衡狀態(tài)下，可將該物體視為剛體。例變形體在受力平衡狀態(tài)下，可將該物體視為剛體。例如拉緊的繩子。如拉緊的繩子。 1-2 約束與約束力約束與約束力 一、基本概念一、基本概念 自由體：可以在空間任意運動的物體。自由體：可以在空間任意運動的物體。 非自由體：受到周圍的阻礙而不能任意運動的物體。非自由體：受到周圍的阻礙而不能任意運動的物體。 約束：物體受到周圍物體的限制，這種周圍物體稱為約束。約束：物體受到周圍物體的限制，這種周圍物體稱為約束。 約束反力：周圍物體對被約束物體的力

11、的作用。約束反力：周圍物體對被約束物體的力的作用。 二、約束反力的方向二、約束反力的方向 約束反力總是作用在被約束物體與約束物體的接觸處，約束反力總是作用在被約束物體與約束物體的接觸處，其方向總是與約束所能限制的運動或運動趨勢方向相反。其方向總是與約束所能限制的運動或運動趨勢方向相反。理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析三、約束類型及其約束反力三、約束類型及其約束反力 1. 柔性體約束：限制繩索伸長方向的運動。柔性體約束：限制繩索伸長方向的運動。 FT2. 光滑面約束：反力過接觸點垂直于接觸光滑面約束：反力過接觸點垂直于接觸面指向被約束

12、物體。面指向被約束物體。 FNABCFAFBFCFNFAFB3. 固定鉸鏈支座（定鉸）：固定鉸鏈支座（定鉸）： FxFyAB如：如：4. 活動鉸鏈支座（動鉸）：活動鉸鏈支座（動鉸）： AB如：如：FN5. 中間鉸：中間鉸：OABCDEMEMFxFyFxFy理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析6. 固定端固定端 ABFAxFAyMA7. 二力桿：桿件兩端鉸支，桿件中部不受力二力桿：桿件兩端鉸支，桿件中部不受力 二力桿受力方向沿兩個鉸支點的連線方向二力桿受力方向沿兩個鉸支點的連線方向附注附注:1. 向心軸承向心軸承FxFy3. 止推軸承止推

13、軸承4. 各種約束類型空間問題延伸各種約束類型空間問題延伸2. 球鉸球鉸理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析 1-3 受力分析與受力圖受力分析與受力圖 一、解除約束原理一、解除約束原理 當受約束的物體在某些力的作用下處于平衡，若將其當受約束的物體在某些力的作用下處于平衡，若將其部分或全部的約束除去，代之以相應的約束力，則剛體的部分或全部的約束除去，代之以相應的約束力，則剛體的平衡不受影響。平衡不受影響。 二、分離體與受力圖二、分離體與受力圖 1. 分離體：解除所有約束后的自由物體。分離體：解除所有約束后的自由物體。 2. 受力圖：在分離

14、體上畫出全部主動力與約束反力。受力圖：在分離體上畫出全部主動力與約束反力。 三、畫受力圖步驟三、畫受力圖步驟外力與內(nèi)力外力與內(nèi)力 1. 畫出分離體簡圖畫出分離體簡圖 2. 主動力主動力 3. 約束反力（被動力）約束反力（被動力） 理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析例例2：畫出下圖：畫出下圖AC桿的受力圖桿的受力圖ABCDADCFAxFAyFBD(沿沿BD桿長方向桿長方向)例例3. 畫出梁畫出梁AB的受力圖的受力圖ABCF(a)ABCFFAxFAyFB(b)或或FAFBF(c)作業(yè)：作業(yè)：1-1、1-2(a)(c)(d)(e)(g)(k

15、)理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析第一章補充練習與知識點第一章補充練習與知識點一、曲柄連桿機構一、曲柄連桿機構ABFAFBxFAxFAyFNBOABFAFBxFFAyFOAFOxFOyFAx二、畫出下列指定物體的受力圖二、畫出下列指定物體的受力圖1、FABCACFACCFBFBxFBy2、理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析3、ABCFBCFBCFBCFAxFAyFBCFAC4、ABCFABCFFAxFAyFB5、ABCFFAxFAyFBCFAC理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析作業(yè)題講解作業(yè)題講解1-1. 畫出下列各圖中物體畫出下列各圖中物體A、ABC或構件或構件AB、AC的受力的受力圖。未畫重力的各物體的自重不計，所有接觸處均為光滑圖。未畫重力的各物體的自重不計，所有接觸處均為光滑接觸。接觸。理論力學理論力學緒論、第一章緒論、第一章 靜力學公理和物體的受力分析靜力學公理和物體的受力分析理論力學理論力學緒