靜力學(xué)引言和基本概念受力圖

1、靜力學(xué)引言和基本概念受力圖第1頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四引 言機(jī)械運(yùn)動(dòng)：物體在空間位置隨時(shí)間的改變物體的平衡：物體相對于地面保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，它是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的特殊情況。理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律的科學(xué)靜力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)平衡力系：物體在力系作用下處于平衡，稱這個(gè)力系為平衡力系。F1ABCF2F3力系：是指作用在物體上的一群力。2第2頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四引 言靜力學(xué)問題在工程中廣泛存在靜力學(xué)是研究材料力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)靜力學(xué)的研究在工程中具有十分重要的意義靜力學(xué)的主要研究內(nèi)容：靜力學(xué)是研究物體在力系作用下平衡規(guī)

2、律的科學(xué)。力系的簡化物體在力系作用下的平衡條件QAOBCDE3第3頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四第一章 靜力學(xué)基本概念 受力圖靜力學(xué)4第4頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四 11 力的概念 12 剛體的概念 13 靜力學(xué)公理 14 約束與約束反力 15 物體的受力分析 受力圖 第一章 靜力學(xué)的基本概念 受力圖5第5頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四力的單位：國際單位制：牛頓（N） 千牛頓（kN），千克力（Kgf）靜力學(xué)第一章 靜力學(xué)的基本概念 受力圖1-1 力的概念（Force，Mechanics）1定義：力是物體間的相互機(jī)

3、械作用。這種作用可以改變物 體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或使物體發(fā)生變形。2. 力的效應(yīng)： 運(yùn)動(dòng)效應(yīng)(外效應(yīng)) 變形效應(yīng)(內(nèi)效應(yīng))。3. 力的三要素：大小，方向，作用點(diǎn)AF6第6頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)由所研究的問題，需考慮物體在外力作用下的變形 剛體 在力的作用下，大小和形狀都不變的物體。變形體1-2 剛體的概念抽象化、理想化的模型例，理論力學(xué)研究下列圖中桿件所受力？例，材料力學(xué)剛體靜力學(xué)7第7頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)1-3 靜力學(xué)基本公理公理：是人類經(jīng)過長期實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)而得到的結(jié)論，它被反復(fù)的實(shí)踐所驗(yàn)證，是無須證明而為人們所公認(rèn)的

4、結(jié)論。公理1 二力平衡公理作用于剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的必要與充分條件是： 這兩個(gè)力大小相等 | F1 | = | F2 | 方向相反 F1 = F2 作用在同一物體上， 作用在同一條直線上。剛體F1F28第8頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)說明：對剛體來說，上面的條件是充要的 二力構(gòu)件：只在兩個(gè)力作用下平衡的構(gòu)件。對變形體(或多體中)來說，上面的條件只是必要條件二力桿9第9頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四 靜力學(xué) 在作用于剛體上的任何一個(gè)力系上，加上或減去任意一個(gè)平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用效應(yīng)。推論1：力的可傳性。 作用于剛

5、體上的力，可沿其作用線移到同一剛體內(nèi)的任一點(diǎn)，而不改變該力對剛體的作用效應(yīng)。作用在剛體上的力的三要素：力的大小，方向，作用線公理2 加減平衡力系公理注意:僅適用于剛體,變形體不成立10第10頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)公理3 力的平行四邊形法則 作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成一個(gè)合力。合力的作用點(diǎn)仍在該點(diǎn)，合力的大小和方向是以這兩個(gè)力為邊所作的平行四邊形的對角線來表示。矢量和力的平行四邊形法則力的三角形法則11第11頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué) 剛體受不平行的三力作用而平衡，則三力作用線必匯交于一點(diǎn)且位于同一平面內(nèi)。 推

6、論2：三力平衡匯交定理 證 為平衡力系， 也為平衡力系。 又 二力平衡必等值、反向、共線， 三力 必匯交，且共面。12第12頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)公理4 作用力和反作用力定律 兩物體間相互作用的力，總是大小相等、作用線相同而指向相反，分別作用在這兩個(gè)物體上。請問：作用力與反作用力和二力平衡公理中的力系有何區(qū)別？例 吊燈13第13頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)公理5 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5告訴我們：處于平衡狀態(tài)的變形體，可用剛體靜力學(xué)的平衡理

7、論。14第14頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)約束反力：約束給被約束物體的力叫約束反力(被動(dòng)力)。 1-4 約束與約束反力一、概念自由體：位移不受限制的物體叫自由體。非自由體：位移受限制的物體叫非自由體。約束：阻礙非自由體運(yùn)動(dòng)的限制條件稱為約束。 （這里，約束是名詞，而不是動(dòng)詞的約束）主動(dòng)力：能使物體運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢的力。 15第15頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)由主動(dòng)力的作用而引起，大小常常是未知的；方向總是與約束限制的物體的運(yùn)動(dòng)方向相反；作用點(diǎn)在物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。約束反力特點(diǎn)：GGN1N216第16頁，共38頁，2022

8、年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)繩索類只能受拉，所以它們的約束反力是作用在接觸點(diǎn)，方向沿繩索背離物體。二、約束的幾種基本類型：1.柔性體約束PPTS1S1S2S2 17第17頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)約束反力作用在接觸點(diǎn)處，方向沿公法線，指向受力物體（也稱法向反力）。2.光滑接觸面的約束 (光滑指摩擦不計(jì))PNNANBNP18第18頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)3.光滑圓柱鉸鏈約束圓柱鉸鏈19第19頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)AAXAYAA20第20頁，共38頁，2022年，5月20日

9、，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)固定鉸支座21第21頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)固定鉸支座22第22頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)二 力 桿23第23頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)約束反力N垂直于支承面，指向待定活動(dòng)鉸約束（輥軸約束）24第24頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)活動(dòng)鉸約束（輥軸約束）25第25頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)4.軸承約束AxyzAXAYAxyzAxyzAXAYAxyzZA滑動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承1、不止推2、止推約束反力通

10、常用二個(gè)正交分力XA和ZA表示約束反力通常用正交分力XA，YA和ZA表示26第26頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)滑槽約束（雙面約束）工程中的約束還有一些其他形式。例如，滑槽約束、球形鉸、固定端等空間固定端27第27頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué) 解決力學(xué)問題時(shí)，首先要選定需要進(jìn)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況，這個(gè)過程稱為物體的受力分析。1-5 物體的受力分析和受力圖一、受力分析被動(dòng)力，即約束反力。 作用在物體上的力有：主動(dòng)力，如重力,風(fēng)力,氣體壓力等。28第28頁，共3

11、8頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)選研究對象；取分離體；畫上主動(dòng)力；畫出約束反力。二、受力圖畫物體受力圖主要步驟為：例1 畫出下列各構(gòu)件的受力圖29第29頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)例2 畫出下列各構(gòu)件的受力圖QAOBCDE30第30頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)QAOBCDE31第31頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)例3 畫出下列各構(gòu)件的受力圖說明：三力平衡必匯交。三力平行時(shí)，在無限遠(yuǎn)處匯交，它是一種特殊情況。32第32頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜

12、力學(xué)例4 尖點(diǎn)問題應(yīng)去掉約束應(yīng)去掉約束33第33頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)例5 畫出下列各構(gòu)件的受力圖34第34頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)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(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，接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。2、不要多畫力要注意力是物體之間的相互機(jī)械作用。因此對于受力體所受的每一個(gè)力，都應(yīng)能明確地指出它是哪一個(gè)施力體施加的。1、不要漏畫力35第35頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)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，不要把箭頭方向畫錯(cuò)。3、不要畫錯(cuò)力的方向4、受力圖上不能再帶約束 即受力圖一定要畫在分離體上。36第36頁，共38頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)34分，星期四靜力學(xué)一個(gè)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(shí)，原