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1、第一篇第一篇 静力学静力学1静力学主要研究：力系的简化和力系的平衡条件及其应用。静力学主要研究：力系的简化和力系的平衡条件及其应用。引引 言言静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。23是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。(适用于牛顿定律的参考系称为惯性系，否则称为非惯性系)一一、刚体刚体就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。静力学的研究对象为刚体。二二、平衡平衡1-1 1-1 静力学基本概念静力学基本概念44.4.力的单位：力的单位：牛顿(N),千牛顿(kN)三、力的概念三、力的概念1定义定义：力是物体间的相互机械作用，
2、这种作用可以改变物 体的运动状态。2.力的效应：力的效应：运动效应(外效应)变形效应(内效应)。3.力的三要素：力的三要素：大小，方向，作用点AF5体积力体积力：自重，惯性力等（：自重，惯性力等（5.力的分类：力的分类：(1).按作用方式分：按作用方式分：表面力表面力：按接触表面分布：按接触表面分布集中力集中力：外力分布的面积远小于物体的表面尺寸，：外力分布的面积远小于物体的表面尺寸，可看成作用于一点的力（可看成作用于一点的力（N）；）；F F1 1F F2 26分分 布布 力力桥面板作用在钢梁的力桥面板作用在钢梁的力桥面板作用在钢梁的力桥面板作用在钢梁的力分布力分布力：作用于一定的面积上：作
3、用于一定的面积上()作用于一定的长度上（作用于一定的长度上（N/m）7动载荷动载荷：随时间改变的载荷，如交变载荷、冲击载荷。随时间改变的载荷，如交变载荷、冲击载荷。(2).按载荷作用的性质分：按载荷作用的性质分：静载荷静载荷：载荷从零开始缓慢地增加到：载荷从零开始缓慢地增加到P；6.6.力系：力系：是指作用在物体上的一群力。7.7.平衡力系：平衡力系：物体在力系作用下处于平衡时，称为平衡力系。81-2 1-2 静力学基本公理静力学基本公理公理公理：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，它被反复的实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。公理公理1 1 二力平衡公理二力平衡公理 作用于刚体上的
4、两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：这两个力大小相等|F1|=|F2|方向相反 F1=F2 作用线共线，作用于同一个物体上。9说明说明：对刚体来说，上面的条件是充要的 二力体二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。对变形体来说，上面的条件只是必要条件(或多体中)10 在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，不改变原力系对刚体的作用。推论推论1：力的可传性。：力的可传性。作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一点，而不改变该力对刚体的效应。因此，对刚体来说，力作用三要素为：大小，方向，作用线大小，方向，作用线公理公理2 2 加减平衡力系原理加减平衡力系原理F2=-F111 刚体受三
5、力作用而平衡，若其中两力作用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共面。公理公理3 3 力的平行四边形法则力的平行四边形法则 作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。推论推论2：三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理 12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、共线、异体、且同时存在。证证 为平衡力系，也为平衡力系。又 二力平衡必等值、反向、共线，三力 必汇交，且共面。例例 吊灯13公理公理5 5 刚化原理刚化原理 变形体在某一力系作用下处于平衡，如将变形后的变
6、形体变成刚体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。公理公理5告诉我们：处于平衡告诉我们：处于平衡状态的变形体，可应用刚体状态的变形体，可应用刚体静力学的平衡理论。静力学的平衡理论。14自由体自由体：可以在空间任意运动的物体可以在空间任意运动的物体非自由体非自由体：运动受到某些限制的物体运动受到某些限制的物体1-3 1-3 约束与约束力约束与约束力一、概念一、概念15约约 束束：限制物体运动的条件。限制物体运动的条件。约束体：约束体：约束约束非自由体非自由体运动的物体。运动的物体。列车是非自由体列车是非自由体铁轨是约束体铁轨是约束体约束力约束力(约束反力约束反力)：约束体作用在非自由体上的力。约束
7、体作用在非自由体上的力。铁轨作用在车轮铁轨作用在车轮上的力为约束力上的力为约束力16大小常常是未知的；方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；作用点在物体与约束相接触的那一点。约束反力特点：约束反力特点：GGN1N217绳索类只能受拉只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接触点作用在接触点，方向沿绳索背离物体沿绳索背离物体。二、约束类型和确定约束反力方向的方法二、约束类型和确定约束反力方向的方法1.由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束-柔索柔索PPTS1S1S2S2 18约束反力作用在接触点处作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体沿公法线，指向受力物体2.光滑
8、支承面光滑支承面 (光滑指摩擦不计光滑指摩擦不计)PNNPNANB193.光滑圆柱铰链光滑圆柱铰链圆柱铰链中间铰20AAXAYAA圆柱铰链约束力分析21固定铰链支座22固定铰链支座的图示符号234.4.活动铰链支座（辊轴支座）活动铰链支座（辊轴支座）N的实际方向的实际方向也可以向下也可以向下24活动铰链支座（辊轴支座）的图示符号25 光滑球铰链光滑球铰链5.空间约束空间约束 观察物体在空间的六种（沿三轴移动和绕三轴转动）可能观察物体在空间的六种（沿三轴移动和绕三轴转动）可能的运动中，有哪几种运动被约束所阻碍，有阻碍就有约束反力。的运动中，有哪几种运动被约束所阻碍，有阻碍就有约束反力。阻碍移动为
9、反力，阻碍转动为反力偶。阻碍移动为反力，阻碍转动为反力偶。例例26 向心轴承，滚珠向心轴承，滚珠(柱柱)轴承轴承27 滑动轴承滑动轴承 28 止推轴承止推轴承 29 带有销子的夹板带有销子的夹板306.6.二力杆二力杆若若杆体上只有两点受力且不计其重量，则该杆体称为杆体上只有两点受力且不计其重量，则该杆体称为二力杆二力杆。作用力沿两点连线、大小相等、方向相反。作用力沿两点连线、大小相等、方向相反。W不计杆件自重不计杆件自重W31滑槽与销钉滑槽与销钉（光滑面（光滑面-双面约束）双面约束）例例 题题32一、受力分析一、受力分析 解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选择研究对象；然后根据
10、已知条件，约束类型并结合基本概念和公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析受力分析。1-4 1-4 物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图作用在物体上的力有作用在物体上的力有：一类是:主动力,如重力,风力,气体压力等。二类是：被动力，即约束反力。33画物体受力图主要步骤为画物体受力图主要步骤为：选研究对象；取分离体；画上主动力；画出约束反力。二、受力图二、受力图例例1说明说明:本课程中，除非明确给出构件的重力或本课程中，除非明确给出构件的重力或容重，一般不考虑重力。容重，一般不考虑重力。34例例2 画出下列各构件的受力图QAOBCDE35QAOBCDE(1)(2)36QAOBCD
11、E(1)(2)(3)37例例3 画出下列各构件的受力图说明：三力平衡必汇交说明：三力平衡必汇交当三力平行时，在无限当三力平行时，在无限远处汇交，它是一种特远处汇交，它是一种特殊情况殊情况。38例例4 尖点问题39例例5 画出下列各构件的受力图40三、画受力图应注意的问题三、画受力图应注意的问题除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机械作用力，要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处必有力，力的方向由约束类型而定。2、不要多画力、不要多画力要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的。1、不要漏画力、不要漏
12、画力41约束反力必须严格地按照约束的类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错。3、不要画错力的方向、不要画错力的方向4、受力图上不能再带约束。、受力图上不能再带约束。即受力图一定要画在分离体上。42一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分内力，就成为新研究对象的外力。对于某一处的约束反力的方向一旦设定，在整体、局部或单个物体的受力图上要与之保持一致。5、受力图上只画外力，不画内力。、受力图上只画外力，不画内力。6、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相 互协调，不能相互矛盾。互协调，不能相互矛盾。7、正确判断二力构件。、正确判断二力构件。43说明说明:作用力与反作用力,整体与局部一致整体与局部一致,外力与与内力441.改错改错练习45（e)464748