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1、第一章第一章 静力学基本静力学基本知识知识 第一节 力的概念 第二节 静力学公理 第一章 静力学的基本知识第一节 力的概念1力1）力 力是物体之间相互的机械作用。这种作用的效果是使物体的运动状态发生改变（外效应），或者使物体发生变形（内效应）。2）力的三要素 实践证明，力对物体的作用效果取决于三个要素：力的大小、力的方向和力的作用点。如图2.2所示。图2.2 力的图示（1）力的大小 力的大小表示物体间相互作用的强烈程度。为了度量力的大小，必须确定力的单位。在国际单位制里，力的常用单位为牛顿（N）或千牛顿（kN），1kN=1000N。（2）力的方向 力的方向包含方位和指向两个涵义。（3）力的作用
2、点 力的作用点是指力在物体上的作用位置。2.刚体 在外力的作用下，大小和形状保持不变的 物体。3.平衡4.力系 同时作用在物体上的一群力。汇交力系力系中各力作用线汇交于一点；平行力系力系中各力的作用线相互平行；一般力系力系中各力的作用线既不完全交于一点，也不完全相互平行。第二节 静力学公理1.二力平衡公理 作用在同一刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的必要与充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，作用线在同一直线上。注意：此公理中的平衡力作用于同一个物体。注意：此公理中的平衡力作用于同一个物体。【知识链接】图2.4 平衡力图2.5 二力构件 如图3.4所示，处于静止状态的小球，受到重力 和绳子
3、的拉力 ，则这两个力大小相等、方向相反且作用在同一条直线上。只在两点受力的作用而处于平衡的构件称为二力构件,如图3.5所示。如果构件是一个直杆，则称为二力杆，如图3.6所示。应当注意，只有当力作用在刚体上时二力平衡公理才能成立，对于变形体，二力平衡条件只是必要条件，并不是充分条件，例如，满足上述条件的两个力作用在一根绳子上，当这两个力使绳子受拉时，绳子才能平衡，如图所示。如受等值、反向、共线的压力就不能平衡了。【知识链接】图3.6 二力杆（a）图2.6 二力作用下的变形体（b）2.作用力与反作用力 作用力和反作用力总是同时存在，两力的大小相等、方向相反，沿着同一直线，分别作用在两个相互作用的物
4、体上。若物体对物体有一个作用力，则同时物体对物体必有一个作用力。这两个力大小相等、方向相反、沿着同一直线，分别作用在这两个物体上。如图3.8所示，和 为作用力和反作用力，它们分别作用在 、两个物体上。2.2.作用力与反作用力公理作用力与反作用力公理 作用力和反作用力总是同时存在，两个力的大小相等，方向相反，沿着同一直线，分别作用在两个相互作用的物体上。注意：此公理说明了两个物体间相互作用力的关系。作用力和反作用力是分别作用在两个物体上的力，任何作用在同一个物体上的两个力都不是作用力与反作用力。3.加减平衡力系公理 在作用于已知力系的刚体上，加上或者减去任意平衡力系，不会改变原来力系对刚体的作用
5、效应。图2.8 刚体上力的可传性推论：力的可传性原理 作用在刚体上的力，可以沿其作用线移动到刚体上的任意一点，而不改变力对物体的作用效果。如图2.9所示，在点作用一水平力 推车或沿同一直线在点拉车，对小车的作用效果是一样的。【知识链接】图2.9 力在变形体上沿作用线移动（a）变形体受拉伸长（b）变形体受压缩短（a）（b）4.力的平行四边形法则 作用于刚体上同一点的两个力，可以合成一个合力，合力也作用于该点，合力的大小和方向由这两个力为邻边所组成的平行四边形的对角线（通过二力汇交点）确定。如图2.10（a）所示。如图2.10 力的合成与分解推论：三力平衡汇交定理 若刚体在三个互不平行的力的作用下处于平衡状态，则此三个力的作用线必在同一平面且汇交于一点。图图2.11 三力平衡汇交定理示意图三力平衡汇交定理示意图