工程力学 课件

工程力学
工 程 力 学 研 究 的 对 象 和 内 容 —— 其 它 概 念
静力学基础
等效力系——对物体的作用效果相同的两个力系。 对物体的作用效果相同的两个力系。 等效力系 对物体的作用效果相同的两个力系 合 在特殊情况下， 力——在特殊情况下，能和一个力系等效 在特殊情况下 的一个力
平衡力系——能使物体维持平衡的力系。 能使物体维持平衡的力系。 平衡力系 能使物体维持平衡的力系 满足平衡条件的力系中， 平 衡 力——满足平衡条件的力系中，其中任意 满足平衡条件的力系中 一个力为其余力的平衡力。 一个力为其余力的平衡力。
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工 程 力 学 研 究 的 对 象 和 内 容
静力学基础
4. 力的表示法 ——力是一矢量，用数学上的 力是一矢量， 力是一矢量 矢量记号来表示， 矢量记号来表示，如图
F
— 5. 力的效应 — 动 的 的
力
——
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工 程 力 学 研 究 的 对 象 和 内 容
静力学基础
力的作用效果
（1）使物体的运动状态发生改变 ）使物体的运动状态发生改变——运动效应 运动效应 外效应，如位置、速度、加速度等（ 或外效应，如位置、速度、加速度等（理 力）； （2）使物体发生变 ——变 效应或 效应 ） 变 效应或 力） （ 力）
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工 程 力 学 研 究 的 对 象 和 内 容 —— 分 部
静力学基础
机械运动产生和变化的原因在于“ 机械运动产生和变化的原因在于 “ 力 ” ， 所 以理论力学将原因“ 和结果“运动” 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， 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。 和结果之间内在的联系获得动力学。
中 国 篇
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工 程 力 学 发 展 简 史
静力学基础
指南车
根据《西京杂记》记载， 根据《西京杂记》记载，汉代皇帝 的舆架中就列有指南车。可见， 的舆架中就列有指南车。可见，指 南车最迟在西汉时代就出现了， 南车最迟在西汉时代就出现了，东 汉的张衡曾重新制造过， 张衡曾重新制造过 汉的张衡曾重新制造过，但由于战 乱也流失了。到了三国时期， 乱也流失了。到了三国时期，著名 的机械制造家马钧又重新设计、 马钧又重新设计 的机械制造家马钧又重新设计、制 造指南车，被人誉为“天下之巧” 造指南车，被人誉为“天下之巧”。 后人中，南北朝的祖冲之 姚兴， 祖冲之、 后人中，南北朝的祖冲之、姚兴， 唐朝的金公立 金公立等都曾经制造过指南 唐朝的金公立等都曾经制造过指南 但都没有留下有关指南车内部构造的记载。 车，但都没有留下有关指南车内部构造的记载。直到宋 吴德仁在宋徽宗大观元年 在宋徽宗大观元年（ ），燕肃 代吴德仁在宋徽宗大观元年（1107），燕肃在宋仁宗天 ），燕肃在宋仁宗天 圣五年（ ），又先后制造了指南车 圣五年（1027），又先后制造了指南车。 ），又先后制造了指南车。
—— 力
空间力系
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工 程 力 学 研 究 的 对 象 和 内 容 —— 刚 体
静力学基础
刚体——在外界的任何作用下形状和大小都始终 在外界的任何作用下形状和大小都始终 刚体 保持不变的物体。 或者在力的作用下， 保持不变的物体。 或者在力的作用下， 任意两点间的距离保持不变的物体。 任意两点间的距离保持不变的物体。 刚体是一种理想的力学模型。 刚体是一种理想的力学模型。 一个物体能否视为刚体， 一个物体能否视为刚体，不仅取决于变形的 大小，而且和问题本身的要求有关。 大小，而且和问题本身的要求有关。
中 国 篇
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静力学基础
张衡－浑天仪、 张衡－浑天仪、地动仪
张衡(公元 张衡 公元78—139年)，字平子，南阳西鄂 年 ，字平子， 公元 今河南省南阳市石桥镇夏村)， 人(今河南省南阳市石桥镇夏村 ，曾任尚书 今河南省南阳市石桥镇夏村 和河间相等职。 和河间相等职。我国东汉时期伟大的科学 文学家。张衡对中国古代的天文学、 家、文学家。张衡对中国古代的天文学、 地震学和机械力学作出了杰出的贡献， 地震学和机械力学作出了杰出的贡献，制 造了大型仪器――“水运浑象”和“候风地动 造了大型仪器 水运浑象” 水运浑象 准确地报告了西方千里之外发生的地震。 仪”，准确地报告了西方千里之外发生的地震。这标志 着人类开始了用仪器记录研究地震的新纪元。 着人类开始了用仪器记录研究地震的新纪元。传说他的 机械制造水平很高，被尊称为“木圣” 机械制造水平很高，被尊称为“木圣”。
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静 力 学 研 究 的 主 要 问 题
静力学基础
1、物体的受力分析：分析物体（包括 、物体的受力分析：分析物体（ 物体系）受哪些力， 物体系ห้องสมุดไป่ตู้受哪些力，每个力的作用位置 和方向，并画出物体的受力图。 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 、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。 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 、建立各种力系的平衡条件： 力系的平衡条件， 力系的平衡条件，并应用这些条件解决 静力学实际问题 。
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工 程 力 学 发 展 简 史
静力学基础
墨翟－ 墨经》 墨翟－《墨经》
“衡木：加重于其一旁，必捶—— 衡木：加重于其一旁，必捶 衡木 重相若也。相衡：则本短标长，两加 重相若也。相衡：则本短标长， 重相若，则标必下——标得权 焉，重相若，则标必下 标得权 这段文字上半是说天平的。 边。”这段文字上半是说天平的。意思 天平横梁的一臂加重物， 是：天平横梁的一臂加重物，另一臂 必得加砝码（ 必捶”），两者必须等 必得加砝码（“必捶”），两者必须等 ?前476年~?前390 才能平衡。下半是说杆秤的。意思是说： 重，才能平衡。下半是说杆秤的。意思是说：杆秤的提 纽到重物的一臂（ 比较短， 纽到重物的一臂（“本”）比较短，提纽到秤锤的臂 比较长，如果两边等重，秤锤一边必下落。 （“标”）比较长，如果两边等重，秤锤一边必下落。
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工 程 力 学 研 究 的 对 象 和 内 容 —— 机 械 运 动
静力学基础
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。 时间的变化。
平衡是机械运动的特殊情况。 是机械运动的特殊情况。
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工 程 力 学 研 究 的 对 象 和 内 容 —— 平 衡
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李春－ 李春－赵州桥
赵州桥又名安济桥，建于隋大业 公元 公元605-618)年间， 年间， 赵州桥又名安济桥，建于隋大业(公元 年间 是著名匠师李春建造。桥长64.40米，跨径 李春建造 是著名匠师李春建造。桥长 米 跨径37.02米，是当今 米 世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。 世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。
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工 程 力 学 发 展 简 史
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其他
西汉初年（公元前二世纪）成书的《淮南子 说山 西汉初年（公元前二世纪）成书的《淮南子·说山 曾就本末倒置而造成不平衡的现象总结说： 训》曾就本末倒置而造成不平衡的现象总结说：“下 轻上重，其覆必易。 轻上重，其覆必易。”
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第 一 节 静 力 学 基 本 公 理
静力学基础
二力平衡公理) 公理一 (二力平衡公理)
要使刚体在两个力作用下维持平衡状态， 要使刚体在两个力作用下维持平衡状态， 必须也只须这两个力大小相等、方向相反、 必须也只须这两个力大小相等、方向相反、沿 同一直线作用。 同一直线作用。
F2 作用线共线， 作用线共线， 作用于同一个物体上。 作用于同一个物体上。 F1
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王充对平衡问题作了极好的论述 东汉王充对平衡问题作了极好的论述： 东汉王充对平衡问题作了极好的论述：“圆物投 之于地，东西南北无之不可，策杖叩动，才微辄停。 之于地，东西南北无之不可，策杖叩动，才微辄停。 方物集地，一投而止，及其移徙，须人动举。 方物集地，一投而止，及其移徙，须人动举。” （《论衡·状留篇》）“策杖”是赶马用的木棍。圆球 论衡 状留篇》 策杖”是赶马用的木棍。 状留篇 投落地面，东西南北随遇滚动，只有用棍子制止它， 投落地面，东西南北随遇滚动，只有用棍子制止它， 它才会静止一会儿。方形物体投落地面， 它才会静止一会儿。方形物体投落地面，立即就静止 在那儿。如果要它移动，就需要施加外力。 在那儿。如果要它移动，就需要施加外力。这些现象 正是力学中随遇平衡和稳定平衡的典型例子。 正是力学中随遇平衡和稳定平衡的典型例子。
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静力学基础
工 程 力 学 的 学 习 目 的
• 1.为后续课进行准备。理论力学是所有 为后续课进行准备。 为后续课进行准备 力学课程的基础。 力学课程的基础。 • 2.获得自学、表达等能力。培养正确的 获得自学、表达等能力。 获得自学 分析问题和解决问题的能力。 分析问题和解决问题的能力。 • 3.工程中的某些问题可以直接运用理论 工程中的某些问题可以直接运用理论 力学来解决。 力学来解决。
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工 程 力 学 研 究 的 对 象 和 内 容 —— 力
静力学基础
力是物体相互间的机械作用， 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。 状态发生改变。
大小
2. 力的三要素
方向 作用点
确定力的必要因素 3. 力的单位 — 在国际单位制中，力的单位是牛 在国际单位制中， 顿(N) 1 N= 1千克 米/秒2 （kg •m/s2 )。 千克•米 千克
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所谓物体的平衡就是指物体相 所谓物体的平衡就是指物体相 物体的平衡 对于周围物体保持其静止或匀速直 线运动的状态。 线运动的状态。