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1、第一章 静力学基础 工工 程程 力力 学学*第一部分静 力 学1第一章 静力学基础一、几个基本概念一、几个基本概念1. 1. 刚体刚体受力时任意两点之间的距离始终保持不变的物体。 即受力时不变形的物体。 u 刚体是理想模型。u 能否作为刚体取决于所研究问题的性质。u 理论力学研究刚体，材料力学研究变形体。2. 2. 平衡平衡平衡是指物体相对于惯性参考系保持静止保持静止或作匀速作匀速 直线运动直线运动的状态。 第一章 静力学基础外效应u 力的三要素u 力的两种效应内效应运动状态的改变运动状态的改变形状的改变形状的改变大小、方向和作用点。3. 3. 力力力是物体间间相互的机械作用机械作用，这种作用
2、使物体的机械运动状态发生变化。u 力系力系是指作用于物体上的一群力一群力，是力的集合力的集合。第一章 静力学基础l 合力与分力如果一个力与一个力系等效，则这个力称为这个力 系的合力，而力系中的各力称为此合力的分力。如果两个力系对同一物体同一物体的作用效果完全相同，则 称这两个力系为等效力系。l 等效力等效力 系系如果物体在一力系作用下保持平衡保持平衡，则称这个力系 为平衡力系。l 平衡力系平衡力系第一章 静力学基础二、二、静力学的主要任务静力学的主要任务1. 物体的物体的受力分析受力分析 理论力学的基础理论力学的基础工程设计的基础工程设计的基础2. 2. 力系的平衡条件力系的平衡条件分析物体共
3、受几个力以及每个力的作用位置和方向。研究物体平衡时，作用在物体上的各种力系所需满足的条件。 第一章 静力学基础1-1 静力学公理1-2 平面汇交力学的合成运算1-3 力对点之矩1-4 力偶的概念及其运算法则1-5 力的平移定理1-6 约束与约束力1-4 受力图第一章 静力学基础静力学基础第一章 静力学基础公理公理1 1 二力平衡公理二力平衡公理作用于刚体上的两个力，使刚体保持平衡的充分 必要条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作 用在同一直线上。 说明：说明： 对刚体，上面的条件是充分必要条件。但对变形体只是必要条件，而非充分条件。 被实践反复证实且为人们所公认的真理（相对真理）。被实践反
4、复证实且为人们所公认的真理（相对真理）。11- -1 1 静力学公理静力学公理第一章 静力学基础 二力构件（二力杆）二力杆在工程上，将只受两力作用并处于平衡的物体称为二力构件。二力构件因为在工程上，大多数二力构件是杆件，所以常简称为二力杆。 可以为直杆，也可以为曲杆或折杆。第一章 静力学基础在已知力系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。推论推论1 1 力的可传性原理力的可传性原理公理2 加减平衡力系公理作用于刚体上的力，可沿其作用线移到同一刚体内 的任一点，而不改变它对刚体的作用。 对刚体，力的三要素变为：大小、方向和作用线。证明：证明：A FBA FBF2F1ABF第
5、一章 静力学基础F FFF刚刚 性性 环环第一章 静力学基础变变 形形 环环FFF F F F因此，力的可传性原理只适用于刚体刚体。第一章 静力学基础A公理3 力的平行四边形法则作用于物体上同一点的两个力 可合成为一个合力合力。合力也作用于 该点，合力的大小和方向，由以这 两个力为边所构成的平行四边形的 对角线确定。 F2F1aFRF1F2FR实际在求合力的大小和方向时， 可通过作力三角形。第一章 静力学基础作用于刚体上相互平衡的三个 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， 且第三个力的作用线通过汇交点。推论推论2 2 三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理 F12 设F1、
6、F2的作用线交于O点，则将它们沿作用线移至O点。证明证明: :F3的作用线通过O点，且F12与F1、 F2共面。且F1、F2和F3共面。 由公理1：F12 = F1 + F2 由公理2可知：F3 与F12 平衡，必共线。第一章 静力学基础作用力与反作用力总是同时存在，两力大小相等、 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。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即：等值等值、反向反向、共线共线、异体异体。通常用F、F表示作用力与反作用力关系。哪几对力哪几对力为作用力为作用力 与反作用力与反作用力？作用力与反作用力作用力与反作用力 相互平衡相互平衡吗吗？FP F
7、PFTFT第一章 静力学基础1-2 平面汇交力系的合成1 1、几何法、几何法uu 两个力的合成两个力的合成用平行四边形法则即可FR = F1 + F2uu 多个力的合成多个力的合成力 多 边边 形A第一章 静力学基础（作用线通过汇交点A )第一章 静力学基础2 2、解析法、解析法第一章 静力学基础第一章 静力学基础第一章 静力学基础FO第一章 静力学基础1-3 平面力对点之矩一、力矩的概念一、力矩的概念F O第一章 静力学基础第一章 静力学基础第一章 静力学基础1-4 力偶的概念及其运算法则一、力偶的概念一、力偶的概念第一章 静力学基础第一章 静力学基础第一章 静力学基础二、力偶矩的概念二、力
8、偶矩的概念（1）力偶矩的大小 （2）力偶的转向 （3）力偶作用面的方位由垂直于作用面的垂线指向表示力偶对物体的转动效应取决于下列力偶对物体的转动效应取决于下列三要素三要素：第一章 静力学基础三、力偶的等效定理三、力偶的等效定理第一章 静力学基础第一章 静力学基础第一章 静力学基础第一章 静力学基础四、力偶的基本性质四、力偶的基本性质第一章 静力学基础第一章 静力学基础 五、平面力偶系的合成五、平面力偶系的合成第一章 静力学基础第一章 静力学基础第一章 静力学基础第一章 静力学基础第一章 静力学基础 1-5 力的平移定理第一章 静力学基础第一章 静力学基础第一章 静力学基础 1-6 约束与约束力
9、自由体 可以在空间任意运动的物体非自由体 运动受到某些限制的物体第一章 静力学基础一、约束的概念一、约束的概念第一章 静力学基础1.第一章 静力学基础第一章 静力学基础2.第一章 静力学基础BA C假设条件：不计摩擦第一章 静力学基础在不计摩擦的条件下，齿轮间的约束也属于光滑面约束。第一章 静力学基础第一章 静力学基础第一章 静力学基础第一章 静力学基础第一章 静力学基础第一章 静力学基础首都机场候机楼顶棚拱架支座第一章 静力学基础第一章 静力学基础第一章 静力学基础第一章 静力学基础第一章 静力学基础活动铰链支座第一章 静力学基础活 动 铰 链 支 座第一章 静力学基础固定铰链支座与可动铰链
10、支座的应用第一章 静力学基础AB 5.固定端约束如建筑物上的阳台以及以焊、铆接和用螺栓联接的结构：刀、夹具的锥柄以及车床主轴的锥孔配合等，这些约束均称为固定端约束。第一章 静力学基础以上这些工程实例均可归结为一杆插入固定端 的力学模型。FAxFAyMAAB AA固定端既限制被约束构件的垂直与水平位移，又 限制了被约束构件的转动，故固定端在一般情况下， 有一组正交的约束力与一个约束力偶。第一章 静力学基础1-7 受力分析与受力图第一章 静力学基础第一章 静力学基础第一章 静力学基础DCWABWABDCABWCCD杆为二力杆例：结构如图所示，不计构件自重，画出AB杆的受 力图。第一章 静力学基础第一章 静力学基础例：画出滑轮、CD杆、AB杆和整体受力图WWWWABCD1、研究滑轮2、研究CD杆第一章 静力学基础A ABC3、研究AB杆4、研究整体WABCD WWWWWWCAB研究整体时，不画物体间的内力第一章 静力学基础第一章 静力学基础
