第1章靜力學(xué)基本概念與物體受力分析

1、物體在力系作用下的物體在力系作用下的平衡規(guī)律平衡規(guī)律變形、內(nèi)力（內(nèi)效應(yīng)）變形、內(nèi)力（內(nèi)效應(yīng)）變形固體變形固體 靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析工程與材料力學(xué)工程與材料力學(xué)第一篇第一篇 靜力學(xué)靜力學(xué)靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析第一章第一章 靜力學(xué)基本概念與受力分析靜力學(xué)基本概念與受力分析1 1 靜力學(xué)基本概念靜力學(xué)基本概念2 2 約束與約束力約束與約束力3 3 受力圖受力圖靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析1-1 1-1 靜力學(xué)基本概念靜力

2、學(xué)基本概念 剛體：剛體：在力作用下不變形的物體，即剛體內(nèi)部任意兩點(diǎn)間在力作用下不變形的物體，即剛體內(nèi)部任意兩點(diǎn)間的距離保持不變。的距離保持不變。當(dāng)其變形微小而可被忽略時(shí)，將其抽象為剛體。 平衡：平衡：物體相對慣性參考系靜止或作勻速直線平移。物體相對慣性參考系靜止或作勻速直線平移。 要使物體處于平衡狀態(tài)，作用于物體上的力系必須滿足一定的條件，這些條件稱為力系的平衡條件；作用于物體上正好使之保持平衡的力系則稱為平衡力系。靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析3、力和力系的概念 力是物體間的相互機(jī)械作用，這種作用使物體的力是物體間的相互機(jī)械作用，這種作用

3、使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，同時(shí)使物體發(fā)生變化，同時(shí)使物體發(fā)生變形發(fā)生變形。確定力的必要因素確定力的必要因素力的力的三要素三要素 大小大小 方向方向 作用點(diǎn)作用點(diǎn)FA靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析力的作用效應(yīng)力的作用效應(yīng) 內(nèi)效應(yīng)內(nèi)效應(yīng): 物體的變形。物體的變形。 外效應(yīng)外效應(yīng): 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。注意：注意： 力作用于可變形的物體時(shí)，既力作用于可變形的物體時(shí)，既有內(nèi)效應(yīng)，也可能有外效應(yīng)。有內(nèi)效應(yīng)，也可能有外效應(yīng)。1. 力作用于剛體時(shí)，不會(huì)有內(nèi)效力作用于剛體時(shí)，不會(huì)有內(nèi)效應(yīng)，只可能有外效應(yīng)。應(yīng)，只可能有外效應(yīng)?！坝?/p>

4、氣號(hào)勇氣號(hào)”火星探測器火星探測器著陸裝置著陸裝置靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析 等效力系等效力系: 對同一對同一剛體剛體產(chǎn)生相同作用效應(yīng)的力系產(chǎn)生相同作用效應(yīng)的力系,2121mnPPPFFF 力力 系：系： 作用在物體上的一組力作用在物體上的一組力,21nFFF,R21FFFFn 合力合力: 與某力系等效的力與某力系等效的力 平衡力系平衡力系: 作用于作用于剛體剛體保持平衡的力系保持平衡的力系,210FFFn1F2FnF3F1P2PmP靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析自由體自由體：可以在空

5、間任意運(yùn)動(dòng)的物體可以在空間任意運(yùn)動(dòng)的物體非自由體非自由體：運(yùn)動(dòng)受到某些限制的物體運(yùn)動(dòng)受到某些限制的物體1-2 1-2 約束與約束力約束與約束力靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析約約 束束：使物體位移受到限制的條件。使物體位移受到限制的條件。約束體：約束體：約束約束非自由體非自由體運(yùn)動(dòng)的物體。運(yùn)動(dòng)的物體。列車是非自由體列車是非自由體鐵軌是約束體鐵軌是約束體約束力：約束力：約束體作用在非自由體上的力。約束體作用在非自由體上的力。鐵軌作用在車輪鐵軌作用在車輪上的力為約束力上的力為約束力主動(dòng)力：主動(dòng)力：作用在非自由體上的約束力以外的力。作用在非自由體上

6、的約束力以外的力。靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析約束力約束力特點(diǎn)：特點(diǎn)：GGFN1FN2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(diǎn)在物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析（一）柔索（一）柔索繩索、繩索、 鏈條、皮帶等鏈條、皮帶等A柔性體約束只能承受拉力只能承受拉力，所以它們的約束反力是作用在接觸作用在接觸點(diǎn)點(diǎn)，方向沿柔性體軸線沿柔性體軸線，背離被約束物體背離被約束物體。是離點(diǎn)而去的力是離點(diǎn)而去的力。靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受

7、力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析（二）光滑面約束（二）光滑面約束AFBFCF 約束力作用在接觸點(diǎn)處，沿公法線方向指向被約束的物體約束力作用在接觸點(diǎn)處，沿公法線方向指向被約束的物體BACNF公切面公切面公法線公法線假設(shè)條件：假設(shè)條件：不計(jì)摩擦不計(jì)摩擦靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析不計(jì)摩擦?xí)r，齒輪間的約束也屬于光滑面約束。不計(jì)摩擦?xí)r，齒輪間的約束也屬于光滑面約束。靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析2 2 約束與約束力約束與約束力1 1、固定鉸鏈支座、固定鉸鏈支座AxFyAF固定鉸鏈簡圖固定鉸鏈

8、簡圖（三）光滑圓柱鉸鏈（三）光滑圓柱鉸鏈靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析首都機(jī)場候機(jī)樓頂棚拱架支座首都機(jī)場候機(jī)樓頂棚拱架支座靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析2 2、連接鉸鏈、連接鉸鏈BxFBByFBxFBByFB注意：注意：作用力與反作用力的關(guān)系作用力與反作用力的關(guān)系靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析3 3、活動(dòng)鉸鏈支座、活動(dòng)鉸鏈支座AAF4 4、徑向軸承、徑向軸承yFxF靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念

9、與物體受力分析固定與活動(dòng)鉸鏈支座的應(yīng)用固定與活動(dòng)鉸鏈支座的應(yīng)用靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析(固定鉸支座約束固定鉸支座約束)(活動(dòng)鉸支座活動(dòng)鉸支座)靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析（四）光滑球鉸鏈（四）光滑球鉸鏈AAxFAyFAzFA人造髖關(guān)節(jié)人造髖關(guān)節(jié)靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析（五）二力構(gòu)件（五）二力構(gòu)件/ /二力桿二力桿二力平衡原理：二力平衡原理：作用于剛體上的兩個(gè)力為平衡力系的充分必要作用于剛體上的兩個(gè)力為平衡力系的充分必要條

10、件是：條件是：此二力等值、反向、共線。此二力等值、反向、共線。若若只在兩鉸點(diǎn)受力而處于平衡的構(gòu)件稱為只在兩鉸點(diǎn)受力而處于平衡的構(gòu)件稱為二力構(gòu)件二力構(gòu)件或或二力桿二力桿。作用力沿兩點(diǎn)連線、大小相等、方向相反。作用力沿兩點(diǎn)連線、大小相等、方向相反。W不計(jì)桿件自重不計(jì)桿件自重W靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析1-3 1-3 受力圖受力圖畫受力圖的步驟：1、取分離體分離體（研究對象研究對象），從它周圍的約束中分離出來，單獨(dú)畫出其簡圖。2、畫出研究對象所受的全部主動(dòng)力主動(dòng)力（一般皆為已知力）3、在存在約束的地方，按約束類型逐一畫出約束反力約束反力（研究

11、對象與周圍物體的連接關(guān)系） 受力分析方法受力分析方法：將物體從約束中隔離出來，將約束對它的作用代以相應(yīng)的約束力，即取隔離體隔離體，畫受力圖受力圖。靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析根據(jù)約束的根據(jù)約束的類型類型畫出研究對象的受力圖畫出研究對象的受力圖例：例：結(jié)構(gòu)如圖所示，不計(jì)構(gòu)件自重，結(jié)構(gòu)如圖所示，不計(jì)構(gòu)件自重，畫出畫出AB桿的受力圖。桿的受力圖。DCWABWABDCAxFAyFCFWABCCD桿為二力桿桿為二力桿靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析例：例：畫出畫出AB桿的受力圖。桿的受力圖。AFD

12、FBF(b)CBAWD(a)WD靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析例：例：畫出滑輪、畫出滑輪、CD桿、桿、AB桿和整體受力圖。桿和整體受力圖。WWABCD1 1、研究滑輪、研究滑輪2 2、研究、研究CD桿桿AxFAyFCFDF不計(jì)桿件和滑輪自重不計(jì)桿件和滑輪自重靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析BC3 3、研究、研究AB桿桿4 4、研究整體、研究整體WABCDWAxFAyFBxFByFCFAxFAyFWCABBxFByFDF注意：注意：研究整體時(shí)，不畫物體間的內(nèi)力。研究整體時(shí)，不畫物體間的內(nèi)力。

13、靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析 如圖所示，梯子的兩部如圖所示，梯子的兩部分分AB和和AC在在A點(diǎn)鉸接，又在點(diǎn)鉸接，又在D ，E兩點(diǎn)用水平繩連接。兩點(diǎn)用水平繩連接。梯子放在光滑水平面上，若梯子放在光滑水平面上，若其自重不計(jì)，但在其自重不計(jì)，但在H點(diǎn)處作點(diǎn)處作用一鉛直載荷用一鉛直載荷F。試分別畫。試分別畫出梯子的出梯子的AB，AC部分以及部分以及整個(gè)系統(tǒng)的受力圖。整個(gè)系統(tǒng)的受力圖。F靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析 1. 梯子梯子AB 部分的受力圖。部分的受力圖。解：解：ABDFAyFAxFB

14、FDFFH靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析 2. 梯子梯子AC 部分的受力圖。部分的受力圖。 AxFAyFEFFABHDFAyFFAxFBDF靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析 3.梯子整體的受力圖。梯子整體的受力圖。 F靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析u畫受力圖應(yīng)注意的問題接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。 不要多畫力對于受力體所受的每一個(gè)力，都應(yīng)能明確地 不要漏畫力除重力、電磁力外，物體之間只有通過接觸才有相互機(jī)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，指出它是哪一個(gè)施力體施加的。要注意力是物體之間的相互機(jī)械作用。因此靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物體受力分析靜力學(xué)基本概念與物體受力分析不要把箭頭方向畫錯(cuò)。 不要畫錯(cuò)力的方向 受力圖上不能再帶約束。 即受力圖一定要畫在分離體上。約束反力的方向必須嚴(yán)格地按照約束的類型來畫，不能單憑直觀或根據(jù)主動(dòng)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(shí)，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，靜力學(xué)靜力學(xué)第第1 1章章 靜力學(xué)基本概念與物