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1、11上 海 工 程 技 术 大 学 基 础 教 学 学 院工 程 力 学 部 刘 立 厚 2引 言引 言静 力 学 是 研 究 作 用 于 物 体 上 力 系 的 平 衡 规 律 的 科 学 。力 系 ： 是 指 作 用 于 物 体 上 的 一 群 力 。平 衡 ： 物 体 相 对 惯 性 参 考 系 静 止静 止 或作 匀 速 的 直 线 运 动 。 F1Ain静 力 学 主 要 研 究 ： 物 体 的 受 力 分 析 ；各 力 系 的 简 化 与 合 成 ；各 力 系 的 平 衡 条 件 及 其 应 用 。惯 性 参 考 系 ： 在 这 门 课 中 指 地 面 。3第 一 章 静 力 学
2、公 理 和 物 体 的 受 力 分 析1 刚 体 和 力 的 概 念2 静 力 学 公 理13 约 束 与 约 束 反 力4 物 体 的 受 力 分 析 与 受 力 图4一 、 刚 体 的 概 念实 际 上 ， 物 体 的 受 力 是 要 变 形 的 ， 只 是 这 种 变 形 在 所讨 论 的 问 题 中 是 可 以 忽 略 的 。刚 体 的 定 义 ： 受 力 而 不 变 形 的 物 体 ；或 ： 受 力 后 ， 任 意 两 点 之 间 距 离 不 变 的 物 体 。PBC第 一 章 静 力 学 基 本 公 理 和 物 体 的 受 力 分 析1- 刚 体 和 力 的 概 念刚 体 和 力
3、的 概 念 刚 体 是 实 际物 体 被 抽 象 化 了的 力 系 模 型 。5第 一 章 静 力 学 基 本 公 理 和 物 体 的 受 力 分 析二 、 力 的 概 念a )物 体 的 运 动 状 态 发 生 变 化 ；1 定 义 ： 力 是 物 体 之 间 相 互 的 机 械 作 用 。2 力 的 作 用 效 应 ：b )物 体 的 形 状 发 生 变 化 。 （ 外 效 应 ）(内 效 应 ） 移 动转 动移 动 转 动力 的 产 生 ： a 力 场b 物 体 之 间 相 互 接 触 。重 力 场 ，万 有 引 力 场 。这 种 作 用 产 生 两 种 效 果 BACD理力所研究的内容
4、这 给 我 们 分 析 力 ， 找 力 提 出 了 依 据 。一 、 刚 体 的 概 念 1- 刚 体 和 力 的 概 念刚 体 和 力 的 概 念 61- 刚 体 和 力 的 概 念刚 体 和 力 的 概 念3 力 的 三 要 素 ： 大 小 ， 方 向 和 作 用 点 ；1 定 义 ： 力 是 物 体 之 间 相 互 的 机 械 作 用 。2 力 的 作 用 效 应 ：大 小 ： 物 体 之 间 相 互 机 械 作 用 强 弱 的 程 度 。内 效 应 ， 外 效 应 。 BACD国 际 制 单 位 ： N (牛 顿 )k (千 牛 顿 )方 向 ： 方 位 与 指 向 ； 水 平 向 左
5、 、 水 平 向 右 。作 用 点 ： 物 体 之 间 相 互 接 触 的 部 位 。接 触 的 部 位 小 ， 可 称 为 集 中 力 。接 触 的 部 位 大 ， 可 称 为 分 布 力 。第 一 章 静 力 学 基 本 公 理 和 物 体 的 受 力 分 析二 、 力 的 概 念一 、 刚 体 的 概 念7分 布 力 ： 分 布 线 力 、 分 布 面 力 、 分 布 体 力 。Q()力 的 矢 量 表 示 ： 在 图 中 用 带 箭 头 的 有 向 线 段 表 示 。FABC,AFBC.Q作 用 点 ： 用 有 向 线 段 的 起 点 或 端 点 表 示 。在 受 力 图 中 ， 线
6、段 的 长 短 没 有 关 系 。用 带 箭 头 字 符 表 示 ：在 图 解 法 中 ， 线 段 的 长 短 与 力的 大 小 是 成 比 例 的 。1- 刚 体 和 力 的 概 念刚 体 和 力 的 概 念第 一 章 静 力 学 基 本 公 理 和 物 体 的 受 力 分 析 1. 力 的 定 义2. 力 的 作 用 效 应3. 力 的 三 要 素84、 力 系 :作 用 在 物 体 上 一 群 力 的 总 称 。平 衡 力 系 ： 使 运 动 状 态 不 变 的 力 系 。平 衡 力 ： 平 衡 力 系 中 任 一 力 相 对 其 它 力 而 言 ， 这 个 力 是 平 衡 力 。等 效
7、 力 系 ： AiFn2分 别 作 用 同 一 物 体 。),(,(321CBnL例 如 ： 等 效 。与 ),(,(31CB若 运 动 效 果 相 同 ， 则),(321n作 用 效 果相 同两 个 力 系 分 别 作 用 于 同 一 物 体 其 效 应 相 同 ， 则 这 两 个 力 系 等 效 。1- 刚 体 和 力 的 概 念刚 体 和 力 的 概 念1. 力 的 定 义2. 力 的 作 用 效应 3. 力 的 三 要 素第 一 章 静 力 学 基 本 公 理 和 物 体 的 受 力 分 析29力 系 的 简 化 ： 以 一 个 简 单 力 系 等 效 代 替 一 复 杂 的 力 系
8、。),(,(321CBAnFLi作 用 效果 相 同O作 用 效果 相 同R),(),(321CBAn 等 效 的 合 力 。是 FRL的 合 力 。是 ),(CBAR 等 效等 效若第 一 章 静 力 学 基 本 公 理 和 物 体 的 受 力 分 析10小 结 FAin21、 刚 体 ： 受 力 而 不 变 形 的 物 体 。2、 力 ： 力 是 物 体 之 间 相 互 的 机 械 作 用 。力 的 作 用 效 应 ： 力 的 外 效 应 （ 理 论 力 学 所 研 究 的 内 容 ）力 的 内 效 应 （ 材 料 力 学 所 研 究 的 内 容 ）力 系 ： 作 用 在 物 体 上 的
9、一 群 力 ),(31nL平 衡 力 系 ： 使 物 体 的 运 动 不 变 的 力 系 。力 的 三 要 素 ： 力 的 大 小 、 方 向 、 作 用 点 。力 的 矢 量 表 示 ： PQA,力 系 的 简 化 ： 用 一 简 单 的 力 系 等 效 的 代 替 一复 杂 的 力 系 。 BCD第 一 章 静 力 学 基 本 公 理 和 物 体 的 受 力 分 析11-2 静 力 学 公 理静 力 学 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
10、结 论 。公 理 1 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 。只 求 合 力 的 大 小 时 ， 可 用 力 的 三 角 法 法 则 2121FRR或此 公 理 表 明 了 最 简 单 力 系 简 化 规 律 ， 它 是 复 杂 力 系 简 化 的 基 础 。第 一 章 静 力 学 基 本 公 理 和 物 体 的 受 力 分 析静力学公理是12公 理
11、2 二 力 平 衡 条 件说 明 ： 对 刚 体 来 说 ， 上 面 的 条 件 是 充 要 条 件 对 变 形 体 来 说 ， 上 面 的 条 件 只 是 必 要 条 件 （ 或 多 体 中 ）此 公 理 是 讨 论 力 系 平 衡 的 基 础 。作 用 于 刚 体 上 的 两 个 力 ， 使 刚 体 平 衡 的 必 要 与 充 分 条 件 是 ：这 两 个 力 大 小 相 等方 向 相 反作 用 线 共 线 ， 作 用 于 同 一 个 物 体 上 。|21F第 一 章 静 力 学 基 本 公 理 和 物 体 的 受 力 分 析讨论静力学的基础。它是复杂力系简化的基础。13在 已 知 力 系
12、 上 加 上 或 减 去 任 意 一 个 平 衡 力 系 ， 并 不 改 变 原力 系 对 刚 体 的 作 用 。推 论 1： 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 。公 理 3 加 减 平 衡 力 系 原 理因 此 ， 对 刚 体 来 说 ， 力 作 用 三 要 素 为 ： 大 小 ， 方 向 ， 作 用 线第 一 章 静 力 学 基 本 公 理 和 物 体 的 受 力 分 析14刚 体 受 三 力 作 用 而 平 衡 ， 若 其 中 两 力 作 用线 汇 交
13、 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 。 (必 共 面 ， 在 特 殊情 况 下 ， 力 在 无 穷 远 处 汇 交 平 行 力 系 。 ) 推 论 2： 三 力 平 衡 汇 交 定 理使 用 的 地 方 ： 在 一 个 平 衡 的 物 体 上 受 三 个 力 ， 已 知 二 个 力 的 方 向 ， 第三 个 力 的 的 方 向 可 由 推 论 2来 确 定 。ABCDFCNFCDA分 析 D杆 的 受 力第 一 章 静 力 学 基 本 公 理 和 物 体 的 受 力 分 析15证 为 平 衡 力 系 ， 也 为 平
14、 衡 力 系 。又 二 力 平 衡 必 等 值 、 反 向 、 共 线 ， 三 力 必 汇 交 ， 且 共 面 。321 ,F ,R第 一 章 静 力 学 基 本 公 理 和 物 体 的 受 力 分 析推 论 2： 三 力 平 衡 汇 交 定 理 2116公 理 4 作 用 力 和 反 作 用 力 定 律作 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 体 上 。此 公 理 概 括 了 物 体 间 相 互 作 用 的 关 系 ， 表 明 作 用 力 与 反
15、 作 用 力成 对 出 现 ， 并 分 别 作 用 在 不 同 的 物 体 上 。第 一 章 静 力 学 基 本 公 理 和 物 体 的 受 力 分 析例 吊 灯 重 P， 试 分 析 反 作 用 力 及 平 衡 力 。T是 重 力 的 平 衡 力 T地 球的 反 作 用 力是 也 是 绳 给 灯 的 力灯 给 绳 的 力P地 球 对 灯 的 引 力317公 理 5 刚 化 原 理变 形 体 在 某 一 力 系 作 用 下 处 于 平 衡 ， 如 将 此 变 形 体 变 成刚 体 （ 刚 化 为 刚 体 ） ， 则 平 衡 状 态 保 持 不 变 。公 理 5告 诉 我 们 ： 处 于 平 衡
16、状 态 的 变 形 体 ， 可 用 刚 体 静力 学 的 平 衡 理 论 。第 一 章 静 力 学 基 本 公 理 和 物 体 的 受 力 分 析公 理 1 力 的 平 等 四 边 形 规 则 公 理 2 二 力 平 衡 条 件公 理 3 加 减 平 衡 力 系 原 理 公 理 4 作 用 与 反 作 用 力 定 理 推论 1： 力 的 可 传 性 原 理 公 理 5 刚 化 原 理推 论 2： 三 力 平 衡 汇 交 定 理 小 结 181-3 约 束 与 约 束 反 力约 束 与 约 束 反 力一 、 概 念自 由 体 ： 位 移 不 受 限 制 的 物 体 叫 自 由 体 。非 自 由 体 ： 位 移 受 到 某 种 限 制 的 物 体 叫 非 自 由 体 。约 束 ： 对 非 自 由 体 的 某 些 位 移 起 限 制 作 用 的 周 围 物 体 ， 称 为 此非 自 由 体 的 约 束 。 在 空 间 飞 着 的 鸟 、 飞 机 。G。 园
