9力线平移定理
平面任意力系
且其作用线互相平行的力系。
∑ ∑
Yi 0 or
Xi 0
∑
M o Fi 0
A、B两点
∑
M A Fi 0
∑
M B Fi 0
的连线不 能与各力 的作用线 平行
例1：图示吊车，起吊物 重W=30kN，横梁单位长 度重q =4.2N/cm，l=5m， x=l /4。求A、B约束力。
R R2 R2 42kN
O
Ox
Oy
arctg ROy 52.4
ROx
2）求力系的主矩 M A 1 25 2 20 sin60 - 3 18 sin30 32.6kN m
3）求合力作用线到A点的距离 d M A 32.6 0.777
RO 42
个固定矢量。与简化中心密切相关，简化中心不同 其主矩一般也不相同，简化中心就是其作用点。
力系的合力：为主矢和主矩的合力，是一个固定矢量。与
原力系互为等效力系，不仅仅取决于主矢和主矩的 大小、方向及转向，还必须指出其作用线。
例1：正三角形ABC边长为a，受力如图，且F1=F2=F3=F。
求力系的主矢、对A点的主矩及力系合力作用线的位置。
解：1）求力系的主矢
ROx F1 F2 cos 60 F3 cos 60 2F ROy F2 sin60 F3 sin60 0
F3
CC
RO
R2 Ox
R2 Oy
4F2 0 2F
2）求对A点的主矩
2F
A
BB
F1
MA C
M A aF2 sin60 0.87aF
第1节3讲平面汇交力系-力线平移
c
A
D
300
E
B
2m
1m
1m F
P
图2-16
【 解】（1）取AB梁为研究对象。 A （2）画受力图。 FAx 未知量三个： FAy FAy FT FAx
独立的平衡方程数也是三个。 （3）列平衡方程，选坐标如图所示。
FT
D
300
E
B
P
F
X Y
0
0
FAx FT cos 30 0 0 FAy FT sin 30 0 P F 0 M A (F ) 0 FT AB sin 30 0 P AD F AE 0
300
E
A B
(F ) 0 (F ) 0
x
0
FAx
B
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱFAy
P
F
§2－5 平面平行力系的平衡条件
平面平行力系：各力的作用线在同一平面内且互 相平行的力系。 图示一受平面平行力系作用的物体，如选轴与各 力作用线垂直，显然有： F1 Fn y x F2
F
0
o
x
这样，平面平行力系的平衡 条件可写为：
FR‘
FR’ FR
O’
(b) 图2-6 合力矩定理证明图示
例2-1
图示一塔示起重机。机架m1=50t，重心在o点。 已知起重机的最大起吊质量m2=25t，欲使起重 机在空载与满载时都不会翻到，平衡锤的质量 m3 应如何？
c
b
o
W1
图中 a=3m,b=1.5m, c=6m, l=10m, W=m2g, P =m3g W1=m1g。
（1）
（2）
（3）
由（3）解得
力线平移定理的名词解释
力线平移定理的名词解释力线平移定理是流体力学中的基本定理之一，它描述了在一个定常的不可压缩流体中，沿着密度相同的流线平移的两点之间的压力差等于流速在这两点之间的切向速度分量的梯度与流体密度的乘积。
1. 引言在流体力学领域中，力线是描述流体运动的一种常用方式。
力线是指一条假想的线，其切向方向与流体的速度向量方向相同，因此力线可以帮助我们更好地理解流体的运动特性。
2. 力线平移定理的内容力线平移定理是描述力线平移过程中与压力差相关的一组方程。
在一个定常的不可压缩流体中，对于沿着密度相同的流线平移的两点A和B，它们之间的压力差可以表示为以下公式：ΔP = ρ ∂v_t/∂s其中，ΔP表示两点之间的压力差，ρ表示流体的密度，v_t表示流速在流线平移方向的切向速度分量，∂v_t/∂s表示切向速度的梯度。
3. 定常流体的定义在力线平移定理中，定常流体是指流体在任意时刻的速度场和压力场都不随时间变化，但随空间位置变化的情况。
这就意味着流体在整个系统内的速度和压力分布是恒定的，不会发生剧烈的波动或变化。
4. 不可压缩流体的定义在力线平移定理中，不可压缩流体是指流体在运动过程中密度始终保持不变的情况。
不可压缩流体的特点是其体积恒定，压力在不同位置发生变化时能够迅速传递，并保持体积的不变。
5. 力线平移定理的应用力线平移定理在流体力学中的应用十分广泛。
它被广泛用于分析流体力学问题、设计流体流动设备和优化流体流动过程。
例如，在飞机翼的设计中，通过运用力线平移定理，可以最大程度地减小翼面上的压力差，提高飞行的效率和安全性。
6. 力线平移定理的重要性力线平移定理作为流体力学中的基本定理之一，具有重要的理论和实践意义。
它不仅为我们提供了研究流体运动的一种重要方法，还为我们深入理解力线和流体力学问题的关系提供了基础。
同时，力线平移定理也为工程实践提供了重要的参考依据。
7. 结论力线平移定理是流体力学中的核心概念之一，它描述了定常不可压缩流体中沿着密度相同的流线平移的两点之间的压力差与切向速度梯度的乘积之间的关系。
力的平移定理
第四章平面一般力系第一节力得平移定理上面两章已经研究了平面汇交力系与平面力偶系得合成与平衡。
为了将平面一般力系简化为这两种力系,首先必须解决力得作用线如何平行移动得问题。
设刚体得A点作用着一个力Ｆ(图4－３(a)）,在此刚体上任取一点O。
现在来讨论怎样才能把力F平移到O点,而不改变其原来得作用效应？为此,可在O点加上两个大小相等、方向相反,与F平行得力F′与F〞,且F′=F〞=F(图4－3(b)）根据加减平衡力系公理,F、F′与F〞与图4－3(a)得F对刚体得作用效应相同。
显然F〞与Ｆ组成一个力偶,其力偶矩为这三个力可转换为作用在O点得一个力与一个力偶（图4-3（ｃ））。
由此可得力得平移定理:作用在刚体上得力F，可以平移到同一刚体上得任一点O，但必须附加一个力偶,其力偶矩等于力F对新作用点O之矩。
顺便指出，根据上述力得平移得逆过程,共面得一个力与一个力偶总可以合成为一个力,该力得大小与方向与原力相同,作用线间得垂直距离为:力得平移定理就是一般力系向一点简化得理论依据,也就是分析力对物体作用效应得一个重要方法。
例如,图4－4ａ所示得厂房柱子受到吊车梁传来得荷载F得作用,为分析F得作用效应,可将力F平移到柱得轴线上得O点上，根据力得平移定理得一个力Ｆ′，同时还必须附加一个力偶（图4-4(b）)．力F经平移后,它对柱子得变形效果就可以很明显得瞧出,力F′使柱子轴向受压，力偶使柱弯曲。
第二节平面一般力系向作用面内任一点简化一、简化方法与结果设在物体上作用有平面一般力系F1,F2，…,F n，如图４-5(ａ）所示。
为将这力系简化，首先在该力系得作用面内任选一点O作为简化中心,根据力得平移定理,将各力全部平移到Ｏ点（图４-5(b）),得到一个平面汇交力系Ｆ１′,Ｆ２′,…，F n′与一个附加得平面力偶系.其中平面汇交力系中各力得大小与方向分别与原力系中对应得各力相同,即Ｆ１′=Ｆ1，F2′＝F2，…，F n′=F n各附加得力偶矩分别等于原力系中各力对简化中心O点之矩,即由平面汇交力系合成得理论可知,Ｆ１′,Ｆ2′,…，F n′可合成为一个作用于O点得力Rˊ，并称为原力系得主矢（图４－5(ｃ)),即R′＝F1′+F2′+…＋F n′＝Ｆ１+F2+…+F n=∑Fｉ（4-1）求主矢R′得大小与方向,可应用解析法。
掌握力的平移定理
主矢、主矩共同作用等效于原力系
结论：平面一般力系向其作用平面内任一点简化，得 到一个力和一个力偶。这个力称为原力系的主矢，作用于 简化中心,等于原力系各力的矢量和；这个力偶的力偶矩称 为原力系对简化中心的主矩。等于原力系中各力对简化中 心之矩之和. 注意：主矢与简化中心位置无关，主矩则有关。因此说 到力系的主矩时，必须指出是力系对于哪一点的主矩。
2、对简化结果进行讨论 （1）平面任意力系简化结果是一个力偶的情形 R′=0， M0≠0 此时原力系只与一个力偶等效，这个力偶就是原力系的 合力偶 （2）平面住意力系简化结果是一个力的情形 R′≠0， M0=0 此时原力系只与一个力等效，这个力就是原力系的合力 R′≠0 ， M0≠0 由力的等效平移的逆过程可知，这个力和力偶可以合成 为一个合力
= O
Mo
R/
x
F3
F3/
M 1 M o F1 M 2 M o F2 M 3 M o F3
平面汇交力系 R′=∑F′=∑F 平面任意力系 平面力偶系 M0=∑M0=∑M0(F)
1、平面任意力系向O点简化的结果：
y
Mo O
R
合力 R ′ —
原力系的主矢，通过O点。
x
合力偶矩 M0 — 原力系对于O点的主矩
将F平移到B点，梁的变形 发生了改变。
力的平移定理的逆过程
—共面的一个力和一个力偶可以合成为一个力
d=
M F
/
至于力F在F′的哪一侧，可由力F对点0的 矩的转向与力偶矩Mo的转向一致的原则来判定。
二. 平面任意力系向作用面内一点简化
y F1 O F2 F1/ M1 = O y
M2 F2/ M3 x
二、平面任意力系的简化 1、简化过程及结果
力线平移定理
l
C h d1
A d
Fy
F
D Fx
B FBx
FBy
FB何关系较复杂不
宜确定，用合力矩定理。
M A (F ) M A (F x ) M A (F y) F co h F n si ln F (co h s nil n )
2.求B点约束力对A点的力矩MA(FB)
F' M=Fd dA
F MM
A
B
B
F A
A F
B
B
A
M
M
F' F'
F
作用于刚体上的力，可以平移到刚体上的任一点，得到 一平移力和一附加力偶，其附加力偶矩等于原力对平移点的 力矩。此即为力线平移定理 。
任务实施
【例1】 图示刚架ABCD, 在D点作用F力,已知力F的方向角为。 求:1.F力对A点的力矩, 2.B点约束力对A点的力矩。
M A
l
B 解：1）取AB为研究对象,分析并画受力图
2）列平衡方程求解约束力
M
A
B
d
FB
FA
M 0: FBdM0 F BM d lc o M n 2 1 0 3 0 /2 5 7 .7N
FA57.7N
小结
力的平移定理
作用于刚体上的力，可以平移到刚体上的任一点，得到一平移力 和一附加力偶，其附加力偶矩等于原力对平移点的力矩。
情境二 构件受力计算 任务一：构件受平面汇交力系作用的受力计算
力的投影、力的合成计算 平面汇交力系平衡问题1 平面汇交力系平衡问题2 力矩 平面力偶及合成 力的平移定理
知识准备： 力的平移定理
一、力的平移定理
F' F
Bd A
2.2、力线平移定理(4-1)(美化)
力系平移定理（4-1）
力离开作用线平行移动时,为保证作用效果不变,需要附加一个力偶，附加力偶的力偶矩等于一个力矩:平移前的力对平移后力作用点的力矩.
讨论题：
力平移时要附加一个力偶,力偶会让物体转动,所以力平移前与平移后相比.后者明显多出了一个让物体转动的力偶因素,力在平移前后对物体的作用效果还能相同吗？
判断题：
对刚体而言力是滑动矢量，但不是自由矢量。
例2.2-1两个平行力的合成问题。
证明杠杆定律的正确性；图示的两个平行F1、F2可以合成为一个力F1 2 。
现在要证明三个结论：
5
=+F F F 1212 F F F ////121212⋅=⋅F AE F BE M 1=M B (F 1)=F 1|BC |= F 1|AB |cosθ
M 1=M B (F 12)=F 12|BE|cosθ
F 1+F 2=F 12
⇒=112F AB F BE ⇒+=+112()()F AE BE F F BE 12⋅=⋅F AE F BE
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思考题：
1）可否把力F2平移至力F1作用点处？或者将两力同时平移至杠杆支点E处？
=-F F F 1212 F F F ////121212⋅=⋅F AE F BE。
平面一般力系的简化
F1
m1
x
F2
(a)
(b)
1.简化方法
向一点简化
一般力系（任意力系）
（未知力系）
FR（已知力系）
汇交力系合力
4
附加力偶的合力偶矩
2.主矢与主矩
①. 主矢：指原平面一般力系各力的矢量和
。
主矢 的 解析求法
大小： 方向： 注意：因以主它矢与等简于化原中力心系的各位力置的无矢关量。和,所
4、固定端（插入端）约束 在工程中常见的有：
A 雨搭
车刀
固定端（插入端）约束的构造
Fi A
约束反力
①认为Fi这群力在同一 平面内;
7
MA
FA
A
MA A
FA y FA x
② 将Fi向A点简化得一 力和一力偶;
③FA方向不定可用正交 分力FAx, FAy表示;
④ FAx, FAy ,MA为固定端 约束反力; ⑤ FAx, FAy限制物体平动, MA为限制转动。
A (a)
B F
F A (b)
m B A
(c)
2
讨论
①力线平移定理揭示了力与力偶的关系：力 力+力偶
②力线平移定理可考察力对物体的作用效应。
P
e
O
A
P
m
O
A
（刚体、变形体两 种情况）
③力线平移定理是力系简化的理论基础。 3
二、 平面一般力系向一点简化
Fn
An O
A2
F1
A1 F2
y Fn mn
5
②主矩：指原平面一般力系对简化中心之矩的代数和 。
大小：
主矩 MO 正、负规定 ： 转向 +
工程力学6 力的平移定理
M F d
F
F′
d F′
A
F
O d
A
三、力的平移定理的应用
假设在一块钢板上O点钉一个钉子， 用四根绳子用力拉，钢板将会如何 运动呢？钉子将如何受力？
F1
F2 O
F4 F3
Y
F1
Y
F2
X
O
F3 图① F4 Y R′ Mo
O 图③
根据力的平移定理 F2
M1 F1
M2 X
O
M2 M3
F4
F3 图②
根据平面汇交力系和
d
OM
F′
d
FA
A
M F，F F d M O F
因此：作用于刚体上的力，可平移到刚体上的任意一点， 但必须附加一力偶，其附加力偶矩等于原力对平移点的 力矩。图中O称为简化中心。
1.力的平移定理
F1
F2
F3
O
F4
例题1：如图所示，假设每个方格是边长为1m的 正方形，F1=10KN、F2=10KN、F3=30KN、 F4=30KN，试求：将四个力平移至O点的结果。
B Od
b
A
F=
M B
F
O d M MO F F d
A B
O b
A
逆时针为正
M M O F F b
M 顺时针为负 F
2.力的平移定理性质
（2）力的平移定理只适用于刚体，对变形体不适用， 并且力的作用线只能在同一刚体内平移，不能平移到另 一刚体。
（3）力的平移定理的逆定理也成立。
OM
X
平面力偶系的合成
R′=F1+F2+F3+F4（矢量和） MO=M1+M2+M3+M4 （代数和）
力的平移定理
第四章 平面一般力系第一节 力的平移定理上面两章已经研究了平面汇交力系与平面力偶系的合成与平衡。
为了将平面一般力系简化为这两种力系，首先必须解决力的作用线如何平行移动的问题。
设刚体的A 点作用着一个力F （图4－3（a ）），在此刚体上任取一点O 。
现在来讨论怎样才能把力F 平移到O 点，而不改变其原来的作用效应为此，可在O 点加上两个大小相等、方向相反，与F 平行的力F ′和F 〞，且F ′=F 〞=F （图4－3（b ）） 根据加减平衡力系公理，F 、F ′和F 〞与图4－3（a ）的F 对刚体的作用效应相同。
显然F 〞和F 组成一个力偶，其力偶矩为这三个力可转换为作用在O 点的一个力和一个力偶（图4－3（c ））。
由此可得力的平移定理：作用在刚体上的力F ，可以平移到同一刚体上的任一点O ，但必须附加一个力偶，其力偶矩等于力F 对新作用点O 之矩。
顺便指出，根据上述力的平移的逆过程，共面的一个力和一个力偶总可以合成为一个力，该力的大小和方向与原力相同，作用线间的垂直距离为：力的平移定理是一般力系向一点简化的理论依据，也是分析力对物体作用效应的一个重要方法。
例如，图4－4a 所示的厂房柱子受到吊车梁传来的荷载F 的作用，为分析F 的作用效应，可将力F 平移到柱的轴线上的O 点上，根据力的平移定理得一个力F ′，同时还必须附加一个力偶（图4－４（b ））。
力F 经平移后，它对柱子的变形效果就可以很明显的看出，力F ′使柱子轴向受压，力偶使柱弯曲。
第二节 平面一般力系向作用面内任一点简化一、简化方法和结果设在物体上作用有平面一般力系F 1，F 2，…，F n ，如图4－5（a ）所示。
为将这力系简化，首先在该力系的作用面内任选一点O 作为简化中心，根据力的平移定理，将各力全部平移到O 点（图4－5（b ）），得到一个平面汇交力系F 1′，F 2′，…，F n ′和一个附加的平面力偶系n 21,,,m m m 。
9力线平移定理
FA 57.7 N
小
结
力的平移定理
作用于刚体上的力，可以平移到刚体上的任一点，得到一平移力 和一附加力偶，其附加力偶矩等于原力对平移点的力矩。
知识准备： 力的平移定理
一、力的平移定理
F' B F"
F M M M
F A
若F' = F"=F
d
=
M ( FF ) Fd M B ( F )
F A B
B
F' M=Fd A d
B
M
A
A
B
B
A
F
F'
F'
F
作用于刚体上的力，可以平移到刚体上的任一点，得到 一平移力和一附加力偶，其附加力偶矩等于原力对平移点的 力矩。此即为力线平移定理 。
F (con h sin l )
FB
2.求B点约束力对A点的力矩MA(FB) 同理，FB对A点力臂d的几何关系复杂不宜确定，用合力矩定理。
M A ( FB ) M A ( FBx ) M A ( FBy )
FB l sin FB sin 0 F Bcon l
构件受平面汇交力系作用的受力计算一力的平移定理作用于刚体上的力可以平移到刚体上的任一点得到一平移力和一附加力偶其附加力偶矩等于原力对平移点的力矩
情境二 构件受力计算 任务一：构件受平面汇交力系作用的受力计算
力的投影、力的合成计算 平面汇交力系平衡问题1 平面汇交力系平衡问题2 力矩 平面力偶及合成 力的平移定理
任务实施 【例2】图示杆件AB上作用一力偶,其力偶矩Ｍ=100N· m,梁 长l=2m, =30不计梁的自重,求A、B两支座的约束力。
力线等效平移定理
力线等效平移定理，又称牛顿第二定律的平移形式定理，是牛顿力学中非常重要的定理之一。
它揭示了力的运动规律与参考系的关系，具有深刻的物理意义和重大的应用价值。
力的等效平移定理表明，在相同的力的作用下，质点的运动规律与参考系的选择无关，而只与物体的质量和所受的力的大小和方向有关。
这个定理非常重要，因为它为我们研究物体的运动提供了一个方便而简单的理论框架。
在实际应用中，力的等效平移定理可用于解决一系列复杂的运动分析问题，例如舰船导航、炮弹轨迹计算、火箭发射等。
此外，该定理还可用于研究力的作用线平移的情况，即力作用线在研究对象内移动，而不改变它对物体作用的运动效果。
通过力的作用线平移，可以将复杂的力系简化为一个简单的形式，便于进行分析和计算。
总的来说，力的等效平移定理在牛顿力学中扮演着重要的角色，对于解决运动分析和力的作用等问题具有广泛的应用价值。
力系分类与力的平移定理
示，证毕
图2-1
力系分类与力的平移定理
工 程 力 学力系的简化第2章力的平移定理是力系简化的重要依 据，在生产实践中有着大量的实际应用：例如，攻丝时，必须两手握 扳手均匀用力，如图2-2（a）所示。如果工人单手用力，如图2-2（b） 所示，则会将丝锥折断。这是因为，作用在B点的力F向C点平移后， 得到一个与之大小相等、方向相同的力F′和一个力偶M，如图2-2（c） 所示，力偶使丝锥转动，而力F′则是丝锥折断的原因。
(2-2)
工程力学
（1）平面汇交力系：力系中各力的作用线在同平面内且相交 于同一点。其中，共点力是汇交力系的一种特殊情况。
（2）平面平行力系：力系中各力的作用线在同平面内且互相 平行。
（3）平面任意力系：力系中各力的作用线共面，但既不完全 平行、也不完全相交。平面任意力系也可称为平面一般力系。
空间力系同样也可分为空间汇交力系、空间平行力系、空间任 意力系。
力系分类与力的平移定理
1.2 力的平移定理
研究任何问题，最好的方法就是由简单到复杂， 同时又要将复杂问题化繁为简。研究平面任意力系， 则希望将其用简单力系等效替换。而力的平移定理， 则是平面任意力系简化的基本方法。
力的平移定理：作用在刚体上A点的力F可以平 行移动到刚体内任意一点B，同时附加一个力偶，此 附加力偶的矩等于原来的力F对点B的矩。
工程力学
力系分类与力的平移定理
1.1 力系的分类
根据力作用线的分布情况，力系可分为平 面力系与空间力系。力系中各力的作用线都作 用在同一平面上，该力系称为平面力系。力系 中各力的作用线呈空间分布，该力系称为空间 力系。
平面力系又可分为平面汇交力系、平面平 行力系和平面任意力系。
力系分类与力的平移定理
平面力系的简化
cos
FRy FR
式中： ， ——分别是 与x轴和y轴的夹角
固定端（插入端）约束。
它是使被约束体插入约束内部，被约束体一端与约束成为一体而完全 固定，即不能移动也不能转动的一种约束形式。
例
（a）
图 2-13
（b）
固定端约束的约束力是由约束与被约束体紧密接触而产生的一个 分布力系。如图所示
O，若设合力作用线到简化中心的距离为d，则 d | MO | / | FR |。
情况（3）证明 其中 O 为合力 FR 的作用点，
（a）
（b）
（c）
FR FR FR M (FR ，FR) MO
图 2-15
另外，由图2-15（b）及证明过程知
n
MO (FR ) FR d MO MO (Fi ) i 1
注意
固定端约束与平面铰链约束中的固定铰链是有本质区别的。 从约束效果上看，固定端约束既限制被约束体移动又限制其转动， 而平面铰链约束则只限制被约束体移动，并不限制其转动； 从约束力的表示方法上看，固定端约束除与铰链约束一样， 用一对正交分力表示约束力的主矢之外， 还必须加上一个约束力偶，正是这个约束力偶起着限制转动的作用。
点A处的力F就由点B处的力 F F 及附加力偶等效代替了， 而且该力偶的力偶矩M等于原来的F对新作用点B的矩。
意义
在理论上，它建立了力与力偶这两个基本要素之间的联系。 在实践上，应用力线平移定理，可以很方便地简化一个复杂的力系。
例
攻螺纹用的铰杠丝锥
图 2-11 （a）
图 2-11 （b）
二、平面力系的简化 主矢与主矩
三、简化结果的进一步讨论 合力矩定理的证明
对平面力系向作用面内一点简化后得到的主矢和主矩做进一步分析后，
第二章 平面力系 第一节 力线平移定理
第二章平面力系第一节力线平移定理由力的可传性可知，力可以沿其作用线滑移到刚体上任意一点，而不改变力对刚体的作用效应。
但当力平行于原来的作用线移动到刚体上任意一点时，力对刚体的作用效应便会改变，为了进行力系的简化，将力等效地平行移动，给出如下定理：力的平移定理：作用于刚体上的力可以平行移动到刚体上的任意一指定点，但必须同时在该力与指定点所决定的平面内附加一力偶，其力偶矩等于原力对指定点之矩。
证明：设力F作用于刚体上A点，如下图所示。
为将力F等效地平行移动到刚体上任意一点,根据加减平衡力系公理，在B点加上两个等值、反向的力F′和F"，并使F′＝F"＝F，如图(b)所示。
显然，力F、F′和F"组成的力系与原力F等效。
由于在力系F、F′和F"中，力F与力F"等值、反向且作用线平行，它们组成力偶（F、F"）。
于是作用在B 点的力F′和力偶（F、F"）与原力F等效。
亦即把作用于A点的力F平行移动到任意一点B，但同时附加了一个力偶，如图(c)所示。
由图可见，附加力偶的力偶矩为m＝F•d＝m B（F）力的平移定理表明，可以将一个力分解为一个力和一个力偶；反过来，也可以将同一平面内一一个力和一个力偶合成为一个力。
应该注意，力的平移定理只适用于刚体，而不适用于变形体，并且只能在同一刚体上平行移动。
第二节平面任意力系的简化一、平面任意力系向面内任一点简化设刚体受到平面任意力系F1、F2、…、F n的作用，如图。
在力系所在的平面内任取一点O，称O点为简化中心。
应用力的平移定理，将力系中的和力依次分别平移至O点，得到汇交于O点的平面汇交力系F1′、F2′、…、F n′，此外还应附加相应的力偶，构成附加力偶系m O1、m O2、…、m On（图b）。
平面汇交力系中各力的大小和方向分别与原力系中对应的各力相同，即F1′＝F1 ，F2′＝F2，…，F n′＝F n所得平面汇交力系可以合成为一个力R O ，也作用于点O ，其力矢R ′等于各力矢F 1′、 F 2′、…、F n ′的矢量和，即R O ＝F 1′+ F 2′+…+F n ′＝F 1 +F 2 +…+F n ＝ΣF ＝R ′R ′称为该力系的主矢，它等于原力系各力的矢量和，与简化中心的位置无关。
力的平移定理
课程:建筑力学授课人：高灿辉
课题：力的平移定理
教学目标：
1.理解掌握力的平移定理
2.应用力的平移定理解决简单问题
教学重点：
理解力的平移定理的内容
教学难点：
力的平移定理的应用
教学方法：
自主学习，合作探究
教学过程：
一.导入课题，明确目标要求
1.上一节我们学习了汇交力系的合成，作用在同一点的力可以直接利用力的合
成法则进行合成，但是大多数情况下作用在物体上的力并不是作用在同一点，我们今天就学习如何把非共点力变成共点力——力的平移定理
2.明确教学目标要求（见PPT）
二.自主学习，合作探究
学生自主学习课本P20探究问题：
什么是力的平移定理？
三.反馈展示，质疑释疑
1.学生反馈探究结果
力的平移定理：作用在刚体上的一个力F，可以平移到刚体上任一点O，同时附加一个力偶，其力偶矩等于原力F对新作用点O 的矩
2.教师提出问题，让学生思考
1.平移力为什么要附加力偶？
2.附加力偶为什么等于原力F对新作用点O 的矩？
四.精讲提升，拓展延伸
1.理解力的平移定理
2.例：如图，柱子上作用一集中力F=20KN,它的作用线偏离柱轴线e=0.03m,
试将力F平移到柱子轴线上。
五.课堂小结
本课题主要学习掌握以下内容
1.力的平移定理的内容
2.应用力的平移定理解决简单问题。
六.达标检测，巩固提高
1.判断：一个力可以通过平移得到一个新力和一个力偶。
（）
2.简述力的平移定理。
七.课后作业。
工程力学力的平移定理
机构分析中的应用
01
总结词
在机构分析中，力的平移定理有助于理解机构中力的传递和分布情况。
02 03
详细描述
在机构分析中，力的平移定理可以用来分析机构中各个构件之间的相互 作用力。通过将力平移到某一固定点，我们可以更好地理解力的传递路 径和分布情况，从而优化机构的设计。
应用示例
在机械臂的设计中，工程师可以使用力的平移定理来分析关节处的力矩 和力的大小。通过将力平移到机械臂的基座，可以更好地了解机械臂的 运动特性和受力情况，从而优化机械臂的设计。
05
实例分析
刚体平衡问题的实例分析
总结词
刚体平衡问题中，力的平移定理的应用可以帮助简化问题，通过将力平移至某 一点，可以消除力矩的影响，使问题得到简化。
详细描述
在刚体平衡问题中，力的平移定理允许我们将一个力从一个点平移到另一个点， 而不改变该力和其他力的平衡状态。通过将力平移到支点或刚体的质心，可以 消除力矩的影响，从而简化问题。
力的平移定理的重要性
01
理解力的平移定理有助于深入理解力矩的概念和计算方法，从 而更好地解决工程实际问题。
02
掌握力的平移定理有助于在设计过程中优化结构，提高工程安
全性和稳定性。
力的平移定理是工程力学中的基础理论之一，对于培养工程师
03
的力学素养和解决实际问题的能力具有重要意义。
02
力的平移定理的基本概念
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
04
力的平移定理的推论
二力杆中的力的平移定理
总结词
在二力杆中，力的平移定理指出，当一个力作用在杆的一端时，无论力的作用点如何移动，只要保持力的方向和 大小不变，杆的平衡状态不会改变。
详细描述
简述力的平移定理内容。
简述力的平移定理内容。
英文回答：Principle of Transmissibility of Forces.The principle of transmissibility of forces, also known as Varignon's theorem, states that the effect of a force on a rigid body is the same regardless of its point of application along the line of action. In other words, a force can be shifted along its line of action to any point without altering the resulting motion or equilibrium of the body.This principle is based on the assumption that a rigid body is a collection of point masses that are fixed in position relative to each other. When a force is applied to the body, it causes the points of application to move in a certain way. However, the relative positions of the points do not change, so the overall motion of the body is the same regardless of the point of application.The principle of transmissibility of forces has a number of important applications in engineering and mechanics. For example, it is used to:Calculate the forces acting on a body.Design structures that are able to withstand forces.Analyze the motion of bodies.中文回答：力的平移定理。
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FB
2.求B点约束力对A点的力矩MA(FB) 同理，FB对A点力臂d的几何关系复杂不宜确定，用合力矩定理。
M A ( FB ) M A ( FBx ) M A ( FBy )
FB l sin FB sin 0 F Bcon l
任务实施 【例2】图示杆件AB上作用一力偶,其力偶矩Ｍ=100N· m,梁 长l=2m, =30不计梁的自重,求A、B两支座 A d
B
M
A
A
B
B
A
F
F'
F'
F
作用于刚体上的力，可以平移到刚体上的任一点，得到 一平移力和一附加力偶，其附加力偶矩等于原力对平移点的 力矩。此即为力线平移定理 。
任务实施 【例1】 图示刚架ABCD, 在D点作用F力,已知力F的方向角为。 求:1.F力对A点的力矩, 2.B点约束力对A点的力矩。
A M
B 解：1）取AB为研究对象,分析并画受力图
l
2）列平衡方程求解约束力
M 0:
B
FB d M 0
A
M d FA
FB
FB
M M 100 57.7 N d l con 2 3 / 2
FA 57.7 N
小
结
力的平移定理
作用于刚体上的力，可以平移到刚体上的任一点，得到一平移力 和一附加力偶，其附加力偶矩等于原力对平移点的力矩。
情境二 构件受力计算 任务一：构件受平面汇交力系作用的受力计算
力的投影、力的合成计算 平面汇交力系平衡问题1 平面汇交力系平衡问题2 力矩 平面力偶及合成 力的平移定理
知识准备： 力的平移定理
一、力的平移定理
F' B F"
F M M M
F A
若F' = F"=F
d
=
M ( FF ) Fd M B ( F )
l C A h d FBy Fy D F
d1
F x
B FBx
解：1.求MA(F) F力对A点力臂d的几何关系较复杂不 宜确定，用合力矩定理。
M A ( F ) M A ( Fx ) M A ( Fy ) F con h F sin l
F (con h sin l )