理論力學(xué)(I) 第一章課件(第7版 哈爾濱工業(yè)大學(xué))

1、12靜力學(xué)主要研究：力系的簡化和力系的平衡條件及其應(yīng)用。靜力學(xué)主要研究：力系的簡化和力系的平衡條件及其應(yīng)用。引引 言言靜力學(xué)是研究物體在力系作用下平衡規(guī)律的科學(xué)。靜力學(xué)是研究物體在力系作用下平衡規(guī)律的科學(xué)。szh:34 11 靜力學(xué)的基本概念靜力學(xué)的基本概念 12 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理 13 約束與約束反力約束與約束反力 14 物體的受力分析與受力圖物體的受力分析與受力圖 第一章第一章 靜力學(xué)公理與物體的受力分析靜力學(xué)公理與物體的受力分析5力的單位：力的單位： 國際單位制：牛頓(N) 千牛頓(kN)第一章第一章 靜力學(xué)基本公理和物體的受力分析靜力學(xué)基本公理和物體的受力分析1-1 1-1 靜力學(xué)

2、基本概念靜力學(xué)基本概念一、力的概念一、力的概念1定義定義：力是物體間的相互機械作用，這種作用可以改變物 體的運動狀態(tài)。2. 力的效應(yīng)：力的效應(yīng)： 運動效應(yīng)(外效應(yīng)) 變形效應(yīng)(內(nèi)效應(yīng))。3. 力的三要素：力的三要素：大小，方向，作用點AF6 力系：力系：是指作用在物體上的一群力。 平衡力系：平衡力系：物體在力系作用下處于平衡， 我們稱這個力系為平衡力系。 是指物體相對于慣性參考系保持靜止或作勻速直線運動的狀態(tài)。 二二. .剛體剛體 就是在力的作用下，大小和形狀都不變的物體。三三. .平衡平衡F1ABCF2F371-2 1-2 靜力學(xué)基本公理靜力學(xué)基本公理公理公理：是人類經(jīng)過長期實踐和經(jīng)驗而得到

3、的結(jié)論，它被反復(fù)的實踐所驗證，是無須證明而為人們所公認的結(jié)論。公理公理1 1 二力平衡公理二力平衡公理作用于剛體上的兩個力，使剛體平衡的必要與充分條件是： 這兩個力大小相等 | F1 | = | F2 | 方向相反 F1 = F2 作用線共線， 作用于同一個物體上。剛體F1F28說明說明：對剛體來說，上面的條件是充要的 二力體二力體：只在兩個力作用下平衡的剛體叫二力體。對變形體來說，上面的條件只是必要條件(或多體中)二力桿9 在已知力系上加上或減去任意一個平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用。推論推論1：力的可傳性。：力的可傳性。 作用于剛體上的力可沿其作用線移到同一剛體內(nèi)的任一點，而不改變該

4、力對剛體的效應(yīng)。因此，對剛體來說，力作用三要素為：大小，方向，作用線大小，方向，作用線公理公理2 2 加減平衡力系原理加減平衡力系原理10公理公理3 3 力的平行四邊形法則力的平行四邊形法則 作用于物體上同一點的兩個力可合成一個合力，此合力也作用于該點，合力的大小和方向由以原兩力矢為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對角線來表示。21FFR11 剛體受三力作用而平衡，若其中兩力作用線匯交于一點，則另一力的作用線必匯交于同一點，且三力的作用線共面。（必共面，在特殊情況下，力在無窮遠處匯交平行力系。） 推論推論2：三力平衡匯交定理三力平衡匯交定理 證證 為平衡力系， 也為平衡力系。 又 二力平衡必等值、反向

5、、共線， 三力 必匯交，且共面。321 , , FFF321 , , FFF3 , FR12公理公理4 4 作用力和反作用力定律作用力和反作用力定律等值、反向、共線、異體、且同時存在。例例 吊燈13公理公理5 5 剛化原理剛化原理 變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體變成剛體（剛化為剛體），則平衡狀態(tài)保持不變。 公理公理5告訴我們：處于平衡告訴我們：處于平衡狀態(tài)的變形體，可用剛體靜狀態(tài)的變形體，可用剛體靜力學(xué)的平衡理論。力學(xué)的平衡理論。14約束反力：約束反力：約束給被約束物體的力叫約束反力。 1-3 1-3 約束與約束反力約束與約束反力一、概念一、概念自由體：自由體：位移不受限制的物體

6、叫自由體。非自由體：非自由體：位移受限制的物體叫非自由體。約束：約束：對非自由體的某些位移預(yù)先施加的限制條件稱為約束。 （這里，約束是名詞，而不是動詞的約束。）（這里，約束是名詞，而不是動詞的約束。）15大小常常是未知的；方向總是與約束限制的物體的位移方向相反；作用點在物體與約束相接觸的那一點。約束反力特點：約束反力特點：GGN1N216繩索類只能受拉只能受拉，所以它們的約束反力是作用在接觸點作用在接觸點，方向沿繩索背離物體沿繩索背離物體。二、約束類型和確定約束反力方向的方法：二、約束類型和確定約束反力方向的方法：1.由柔軟的繩索、鏈條或皮帶構(gòu)成的約束由柔軟的繩索、鏈條或皮帶構(gòu)成的約束PPTS

7、1S1S2S2 17約束反力作用在接觸點處作用在接觸點處，方向沿公法線，指向受力物體沿公法線，指向受力物體2.光滑接觸面的約束光滑接觸面的約束 (光滑指摩擦不計光滑指摩擦不計)PNNPNANB183.光滑圓柱鉸鏈約束光滑圓柱鉸鏈約束圓柱鉸鏈19AAXAYAA20固定鉸支座21固定鉸支座22滑槽與銷釘滑槽與銷釘（雙面約束）（雙面約束）23二二 力力 桿桿24活動鉸支座（輥軸支座）N的實際方向也的實際方向也可以向下可以向下25活動鉸支座（輥軸支座）26一、受力分析一、受力分析 解決力學(xué)問題時，首先要選定需要進行研究的物體，即選擇研究對象；然后根據(jù)已知條件，約束類型并結(jié)合基本概念和公理分析它的受力情

8、況，這個過程稱為物體的受力分析受力分析。 作用在物體上的力有：一類是:主動力,如重力,風(fēng)力,氣體 壓力等。 二類是：被動力，即約束反力。 1-4 1-4 物體的受力分析和受力圖物體的受力分析和受力圖27畫物體受力圖主要步驟為畫物體受力圖主要步驟為：選研究對象；取分離體； 畫上主動力；畫出約束反力。二、受力圖二、受力圖例例128例例2 畫出下列各構(gòu)件的受力圖QAOBCDE29QAOBCDE30QAOBCDE31例例3 畫出下列各構(gòu)件的受力圖說明：三力平衡必匯交說明：三力平衡必匯交當(dāng)三力平行時，在無限當(dāng)三力平行時，在無限遠處匯交，它是一種特遠處匯交，它是一種特殊情況殊情況。32例例4 尖點問題應(yīng)去

9、掉約束應(yīng)去掉約束應(yīng)去掉約束應(yīng)去掉約束33例例5 畫出下列各構(gòu)件的受力圖34三、畫受力圖應(yīng)注意的問題三、畫受力圖應(yīng)注意的問題除重力、電磁力外，物體之間只有通過接觸才有相互機械作用力，要分清研究對象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。2、不要多畫力、不要多畫力要注意力是物體之間的相互機械作用。因此對于受力體所受的每一個力，都應(yīng)能明確地指出它是哪一個施力體施加的。1、不要漏畫力、不要漏畫力35約束反力的方向必須嚴格地按照約束的類型來畫，不能單憑直觀或根據(jù)主動力的方向來簡單推想。在分析兩物體之間的作用力與反作用力時，要注意，作用力的方向一旦確定，反作用力的方向一定要與之相反，不要把箭頭方向畫錯。3、不要畫錯力的方向、不要畫錯力的方向4、受力圖上不能再帶約束。、受力圖上不能再帶約束。 即受力圖一定要畫在分離體上。36一個力，屬于外力還是內(nèi)力，因研究對象的不同，有可能不同。當(dāng)物體系統(tǒng)拆開來分析時，原系統(tǒng)的部分內(nèi)力，就成為新研究對象的外力。對于某一處的約束反力的方向一旦設(shè)定，在整體、局部