理论力学基础 理论力学基础 绪论

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1、 理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系一、理论力学研究的对象和内容二、理论力学发展简史三、学习理论力学的目的四、学习本课程的要求目 录绪 论绪 论理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系机械运动产生和变化的原因在于“力”，所 以理论力学将原因“力”和结果“运动”分开单独 进行研究，获得静力学和运动学，而研究原因 和结果之间内在的联系获得动力学。理论力学是研究物体机械运动一般规律 的科学。所谓机械运动，是指物体在空间的位置 随时间的变化。平衡是机械运动的特殊情况。理论力学研究的对象绪 论理

2、论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系静力学：主要研究物体受力分析和力系简化的 方法以及各种力系平衡时所应满足的条件。课程内容：运动学：只从几何角度来研究物体的运动（ 位移、速度、加速度、角度、角速度、角加 速度）。 动力学：研究受力物体的运动和作用力之间 的关系。理论力学研究的内容绪 论理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系理论力学发展简史（中国篇）赵州桥赵州桥又名安济桥，建于公元605-618年间，是著名石匠 师李春设计的。桥长64.40米，跨径37.02米，是当今世界 上跨径最大、建

3、造最早的单孔敞肩型石拱桥。绪 论达芬奇 说： “力学是数学 的乐园，因为 我们在这里获 得了数学的果 实。”理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系 1.为后续课打基础。因为理论力学是所有力学课程的基础。 2. 培养正确的分析问题和解决问题的能力。特别是逻辑思维的能力、抽象化的能力以及数学计算的能力。 3.学习直接运用理论力学的知识来解决 工程中的某些实际问题。学习的理论力学目的学习目的：绪 论理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系理论力学高等数学材料力学机械原理 机械零件流体力学其它专业

4、课理论力学与其它课程的关系与其它课程的关系：绪 论理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系 保证出勤、认真听课 课后复习、完成作业 不懂就问、按时答疑 拓宽视野、联系实际学习本课程的要求学习要求：绪 论理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系目的要求 1深入地理解力、刚体、平衡和约束等 重要概念。 2深入理解静力学公理。 3明确和掌握典型约束的特征及约束反 力的画法。

5、 4熟练掌握单个物体与物体系统的受力 分析。 要求目的第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系所谓物体的平衡就是指物体相对 于周围物体保持其静止或匀速直线运 动的状态。 在一般的工程技术问题中，平衡就是指 物体相对于地球的平衡，主要是指相对于地 面的平衡.静力学基本概念（一）平衡第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系刚体是一种理想的力学模型。刚体在外界的任何作用下形状和大小都始终保持不变的物体。 或者在力的作用下，任意两点

6、间的距离保持不变的物体。静力学基本概念（二）刚体第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系1.力的定义力是物体相互间的机械作用，其 作用结果使物体的形状和运动状 态发生改变。3. 力的三要素大小方向作用点2. 力的效应外效应改变物体运动状态的效应。内效应引起物体变形的效应。静力学基本概念（三）力第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系4. 力的表示法5. 力的单位力是一矢量，用数学上的 矢量记号来表示，如图F 在国际单位制中，

7、力的单位是牛顿(N) 1 N= 1千克米/秒2 （kg m/s2 )。印刷体用黑体 字，手写时用或 表示。静力学基本概念（三）力第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系力系：同时作用于物体上的一群力，称为力系。 静力学基本概念（四）力系平面力系空间力系汇交 力系力偶 力系平行 力系任意 力系平面 汇交 力系平面 力偶 力系平面 平行 力系平面 任意 力系空间 汇交 力系空间 力偶 力系空间 平行 力系空间 任意 力系第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大

8、学机械工程与自动化学院工程力学系等效力系对同一物体的作用效果相同的 两个力系。平衡力系能使物体维持平衡的力系。合 力一个力如果与一个力系等效那么这个力就是这个力系的合力。平 衡 力满足平衡条件的力系中，其中任 意一个力为其余力的平衡力。静力学基本概念（四）力系第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系1、物体的受力分析：分析物体（包 括物体系）受哪些力，每个力的作用位 置和方向，并画出物体的受力图。 2、力系的等效替换（或简化）：用 一个简单力系等效代替一个复杂力系。3、建立各种力系的平衡条件：建立 各种力系的

9、平衡条件，并应用这些条件 解决静力学实际问题 。静力学研究的主要问题第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系公理一 (力平行四边形公理)作用于物体上任一点的两个力可合成为作 用于同一点的一个力，即合力。合力的矢由原 两力的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角 矢来表示。即，合力为原两力的矢量和 。矢量表达式：R= F1+F2AF1F2R第一节 静力学基本公理第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系F1R公理一 (力平行四边形公

10、理)F2静力学基本第一节公理第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系F1R公理一 (力平行四边形公理)F2yxFFxFy第一节 静力学基本公理第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系公理二 (二力平衡公理)要使刚体在两个力作用下维持平衡状态， 那么这两个力一定满足以下条件：大小相等、 方向相反、沿同一直线作用。这两个力大小相等 | F1 | = | F2 | , 或 ( F1 = F2 )只用白体字 F 表示力的 大小，而不

11、 在其上加 或矢量 符号。指向相反 F1 = F2作用线共线；作用于同一个刚体上。第一节 静力学基本公理第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系第一节 静力学基本公理第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系公理三(加减平衡力公理)在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并 不改变厡力系对刚体的作用。=F1 = F2 = FF FABF FABF F2 2F F1 1F F1 1AB推论一 (力在刚体上的可传性)作用于刚体上某点

12、的力，可以沿着它的作用线移 到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。 第一节 静力学基本公理第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系力的可传性可以在生产实践中得到证实：对于刚体力的三要素：大小、方向、作用线。注意：力的可传性是指力沿其作用线从刚体上一点移到 另一点，而不是从一个刚体移到另外一个刚体。ABCEFFF第一节 静力学基本公理第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系F F1 1F FF F2 2A=证明：F F1

13、 1F F2 2F F3 3A3AA2A1推论二 三力平衡汇交定理 第一节 静力学基本公理第一章 静力学公理和物体的受力分析作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作 用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三 力的作用线通过汇交点。理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系推论二 三力平衡汇交定理 作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个 力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平 面内，且第三力的作用线通过汇交点。 F F3 3A3第一节 静力学基本公理A=F F1 1F F2 2F F3 3A3AA2A1F F证明：第一章 静力学公

14、理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系公理四 (作用和反作用定律 )两物体间相互作用的一对力,总是大小相等,方向相反,沿同一直线,并分别作用在这两个物体上。设变形体在已知力系作用下维持平衡状态 ，则如将这个已变形但平衡的物体变成刚体（ 刚化），其平衡不受影响。公理五 (刚化公理)第一节 静力学基本公理第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系公理五 (刚化公理)反之不一定成立，因对刚体平衡的充分必要条件 ，对变形体是必要的但非充分的。柔性体（受拉力平衡）刚化为刚体（仍平衡）刚体（受压平衡）柔性体（受压不能平衡）第一节 静力学基本公理第一章 静力学公理和物体的受力分析理论力学辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系辽宁科技大学机械工程与自动化学院工程力学系第二节约束与约束反力请看录相约束及受力分析