理論物理第一章靜力學(xué)公理

理論物理第一章靜力學(xué)公理第1頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月FfLf<L/500剛體的概念有相對性:與研究問題性質(zhì)相關(guān)第2頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月剛體研究塔吊不致傾倒，確定所需配重第3頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月變形體對于塔吊和組成塔吊的每一根桿件第4頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月力系：靜力學(xué)研究內(nèi)容：研究剛體或剛體系在力系作用下處于平衡的規(guī)律平衡：作用在物體上的一群力物體相對地面（慣性參考系）處于靜止或勻速直線平動的狀態(tài)，稱此物體處于平衡狀態(tài)作用于物體上，使物體保持平衡的力系平衡力系：平衡力系中任一個力都是其余力的平衡力平衡力：第5頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月為研究平衡規(guī)律進(jìn)行力系簡化用一個簡單且與之等效的力系代替一個復(fù)雜力系力系簡化：若一個力與一個力系等效，則該力稱為此力系的合力力系中各個力稱為分力兩力系對同一物體作用效果相同，則此二力系等效等效力系：合力：分力：第6頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月在力系簡化的基礎(chǔ)上，以尋找出物系在力系作用下保持平衡的條件。平衡條件：使物系保持平衡時，力系所應(yīng)滿足的條件。剛體靜力學(xué)又稱為矢量靜力學(xué)靜力學(xué)主要研究：力系簡化、平衡條件及其應(yīng)用第7頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-1力的概念§1-2基本公理與定理§1-3約束和約束反力§1-4分離體和受力圖第8頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-1力的概念力

力是物體間相互的機(jī)械作用，其結(jié)果是使物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變（外效應(yīng)）或使物體產(chǎn)生變形（內(nèi)效應(yīng)）。力對物體的作用效果與力的大小、方向、作用點(diǎn)相關(guān)，其稱為力的三要素。因此，力是矢量。第9頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月集中力汽車通過輪胎作用在橋面上的力第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-1力的概念第10頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月分布力橋面板作用在鋼梁的力第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-1力的概念第11頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月集中力單位N,KN用黑體大寫字母表示是矢量，如F，Q，WF、Q、W只表示大小分布力用q表示，單位KN/m，稱為載荷集度qqm手寫時用表示第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-1力的概念第12頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖公理一、力的平行四邊形法則作用在物體上同一點(diǎn)的兩個力可以合成為一個合力，合力的作用點(diǎn)也在該點(diǎn)，其大小和方向由以這兩個力為邊的平行四邊形的對角線所確定。

FR=F1+F2§1-2基本公理與定理第13頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月公理一、力的平行四邊形法則（簡單力系的簡化）

FR=F1+F2四邊形法與三角形法之別？第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-2基本公理與定理第14頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月公理一的引申：共點(diǎn)力系力多邊形法力多邊形F1F2F3F4FR公理一、力的平行四邊形法則第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-2基本公理與定理第15頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月普遍的矢量合成法則，滿足加法交換律分矢與合矢之別？共點(diǎn)力系可以合成為一個合力合力與合矢之別？公理一、力的平行四邊形法則第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-2基本公理與定理公理一的引申：第16頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月公理二、二力平衡條件作用于剛體上的兩個力平衡的充分必要條件是：此二力大小相等，方向相反，且沿同一直線。對變形體來說，這只是必要條件，而非充分條件（簡單力系的平衡條件）第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-2基本公理與定理第17頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月公理三、加減平衡力系公理在作用于剛體的任一力系上，加上或者減去任意一個平衡力系，不改變原力系對剛體的作用效果。該公理對變形體只是必要條件，而非充分條件。（力系的等效代換條件）第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-2基本公理與定理第18頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月推理1、力的可傳性原理作用于剛體上的力可沿其作用線移至剛體上的任意一點(diǎn)，而不改變其對剛體的作用效應(yīng)。與公理三一樣，該定理對變形體只是必要條件，而非充分條件正由于力的可傳性，力是滑矢F′=F=-F"匯交力系=共點(diǎn)力系第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-2基本公理與定理第19頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月推理2：三力平衡匯交定理

作用于剛體上三個相互平衡的力，若其中兩個力交于一點(diǎn)，則第三個力必過匯交點(diǎn)，此三個力共面，它們組成的力三角形自行封閉。FRF3推知：若共點(diǎn)力系（匯交力系）的力多邊形自行封閉，即它們的合力為零，則該力系平衡。第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-2基本公理與定理第20頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月公理四：作用與反作用公理兩物體間相互作用的力，總是大小相等，方向相反，沿同一直線，分別作用在兩個物體上。（力總是成對出現(xiàn)）作用力與反作用力常用相同字母F，F(xiàn)

表示。第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-2基本公理與定理第21頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月公理五：剛化公理若變形體在某力系作用下處于平衡，則將該變形體剛化為剛體，其平衡狀態(tài)不變。WNN

W

第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-2基本公理與定理第22頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)合矢與合力之別?(2)幾何法求合矢時，分矢與合矢之別(3)力沿任意兩個軸分解時的兩個分力與力向該二軸的投影之別(4)二力平衡與作用力、反作用力之別第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-2基本公理與定理第23頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月自由體非自由體限制非自由體某些方向的位移不能實(shí)現(xiàn)的物體稱為該非自由體的約束約束反力：約束作用給被限制物體的力可事先測得的力，如推力、拉力、重力等隨主動力變化而改變的力約束反力是被動力被動力：約束：主動力：第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第24頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月約束反力的判斷原則：1、過與被約束物體的接觸點(diǎn)2、與所限制物體的運(yùn)動方向相反常見約束及其約束反力一、柔索約束PPF1F2柔索的約束反力過接觸點(diǎn)，沿柔索中心線方向，背離物體而去。結(jié)論：第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第25頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月F1F2F1

ˊF2ˊ第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第26頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月二、光滑面約束FNFNFN1FN2FN光滑面的約束反力過接觸點(diǎn)，沿公法線方向，指向物體。結(jié)論：第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第27頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月FN1FN2FN3第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第28頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月齒輪嚙合力第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第29頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月齒輪嚙合力FRFR′第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第30頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月FNFN第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第31頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月滑槽與銷釘FNFN第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第32頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月三、光滑鉸鏈約束1、固定鉸鏈支座：約束反力沿公法線方向第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第33頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

固定鉸鏈支座第34頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

光滑圓柱鉸鏈約束第35頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月固定鉸鏈支座第36頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月固定鉸支座AFAyFAx簡化符號：A第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第37頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月三、光滑鉸鏈約束1、固定鉸鏈支座：2、中間鉸鏈連接第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第38頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月銷釘銷釘(中間鉸鏈)第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第39頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月FRyFRx銷釘(中間鉸鏈)第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第40頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月三、光滑鉸鏈約束1、固定鉸鏈支座：2、中間鉸鏈連接CCFCyFCx簡化符號：第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第41頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月鉸第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第42頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月鉸第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第43頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月3、徑向（向心）軸承構(gòu)造如圖：與固定支座類似第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第44頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月FRyFRxA滾珠(柱)軸承

與固定支座類似第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第45頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月簡化符號（沿軸向）：在平面內(nèi)：在空間：FAXFAZFN3、徑向（向心）軸承A與固定支座類似雙面約束第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第46頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

圓柱滾子軸承結(jié)構(gòu)第47頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月4、止推軸承構(gòu)造如圖：簡化符號：在空間：FAxFAZFAY在平面內(nèi)：FAXFAY第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第48頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月5、球鉸鏈(球鉸)簡化符號：AFRyFRxFRz第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第49頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月四、活動鉸鏈支座簡化符號：單面約束（類似光滑面）FNFNFN第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第50頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

活動鉸鏈支座第51頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月五、二力構(gòu)件ABCFBCABCFBCFF'FF'結(jié)論：只在兩處受力平衡的物體叫二力構(gòu)件。二力構(gòu)件的約束反力必沿兩點(diǎn)的連線方向。二力構(gòu)件一般當(dāng)作約束處理。第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第52頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月五、二力構(gòu)件BCF'FFBCF'附：小鏈桿約束兼?zhèn)漭佪S支座與二力桿的特點(diǎn)，約束反力沿鉛垂方向，指向或離開物體。FNFN雙面約束第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-3約束和約束反力第53頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月剛化原理某力系使變形體保持平衡，若將該變形體剛化為剛體，其平衡狀態(tài)不變。（1）確定研究對象，也叫取分離體：單畫出研究對象的簡圖（2）在分離體上畫出它所受的所有力先畫出主動力，再畫出約束反力這個過程叫受力分析這個圖形叫受力圖對物體進(jìn)行受力分析第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-4分離體和受力圖第54頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月已知：一半圓柱體重P，置放在一光滑矩形槽內(nèi)，如圖所示，求：畫出該半圓柱體的受力圖。解：PFNAFNBFNC第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-4分離體和受力圖例1-1第55頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月ABF2F1F3確定A、B二處的約束力ABF2F1F3解：取隔離體畫受力圖FRBFAyFAx第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-4分離體和受力圖例1-2第56頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月已知：一簡易梯子放在光滑面上，梯子重量忽略不計(jì)，設(shè)人重P求：畫出該梯子整體的受力圖，梯子的AC與BC各部分及鉸C的受力圖。第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-4分離體和受力圖例1-3第57頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月解：PFNAFFcyFcxCEB（帶銷）FCY'FCX'FNBF'FCX'FCY'Fcx1Fcy1CEB（不帶銷）FCY1'FCX1'FNBF'FNAFNB第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-4分離體和受力圖例1-3第58頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.比較AB桿與BC桿的受力。1.畫出圓盤的受力圖；例1-4第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-4分離體和受力圖第59頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月解：CFAxFAyFCBFR1′例1-4第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-4分離體和受力圖第60頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月解：CFBCFCBFR1′FAxFAyFBC′

例1-4第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-4分離體和受力圖第61頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月已知:一簡易壓榨機(jī)如圖所示，AO桿上有力偶m作用，槽光滑。求：畫出整體的受力圖及AO桿、B銷、壓頭D的受力圖。例1-5第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-4分離體和受力圖第62頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月FOXFOYFCFNYFNX解：例1-5第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-4分離體和受力圖第63頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月解：FOXFOYFBCFNYFNXFABFBAFBDFBCFNXFNYF′BDF′BDFNXFNYF′BDF′BDBF′ABFBCFBDF′ABF′ABFBCFBD例1-5第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-4分離體和受力圖第64頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月已知：一簡易支架如圖所示，承受載荷P作用。求：試畫出整體的受力圖及OB桿帶輪O、OB桿、AD桿、輪O、小輪及銷O的受力圖。例1-6第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-4分離體和受力圖第65頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月解：FBXFBYFAXFAY例1-6第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-4分離體和受力圖第66頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月T3T1T2FOXFOY（不帶銷）FBXFBYFAXFAYT3'FCX'FCY'例1-6第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-4分離體和受力圖解：第67頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月FOXFOY（不帶銷）FOY1FOX1T2'T1'T3'FCX'FCY'T1FOX1'FOY1'FOX'FOY'例1-6第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-4分離體和受力圖解：第68頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月例1-6第一章靜力學(xué)基本概念與受力圖§1-4分離體和受力圖解：BC桿帶銷O的受力圖該怎樣畫？FBXFBYFAXFAYFOXFOY（不帶銷）T1FOX1'FOY1'FOX'FOY'FOX1'FOY1'（帶銷O）T1第69頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

如圖所示平面構(gòu)架，由桿AB，

DE及DB鉸接而成。鋼繩一端拴在K處，另一端繞過定滑輪Ⅰ和動滑輪Ⅱ后拴在銷釘B上。重物的重量為G，各桿和滑輪的自重不計(jì)。（1）試分別畫出各桿，各滑輪，銷釘B以及整個系統(tǒng)的受力圖；（2）畫出銷釘B與滑輪Ⅰ一起的受力圖；（3）畫出桿AB，滑輪Ⅰ，Ⅱ，鋼繩和重物作為一個系統(tǒng)時的受力圖。

例題1-7

例題

物體的受力分析DⅡKCABEⅠG第70頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.桿BD（B處為沒有銷釘?shù)目祝┑氖芰D。FBDFDBDB解：例題1-7

例題

物體的受力分析DⅡKCABEⅠG第71頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月ACB

2.桿AB（B處仍為沒有銷釘?shù)目祝┑氖芰D。FAFCyFCxFBxFBy例題1-7

例題

物體的受力分析DⅡKCABEⅠG第72頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月ECKD3.桿DE的受力圖。FKFEyFExDⅡKCABEⅠG例題1-7

例題

物體的受力分析第73頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月4.輪Ⅰ(B處為沒有銷釘?shù)目祝?，的受力圖。BⅠFB1yFB1xDⅡKCABEⅠG例題1-7

例題

物體的受力分析第74頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月5.輪Ⅱ的受力圖。ⅡF2F1FBDⅡKCA