第一节力学的基本概念优秀课件

约束——对非自由物体的限制。当物体沿着 约束所能限制的方向有运动趋势时，约束为了阻 止物体的运动，必然对物体有力的作用，这种力 称为约束反力或反力。
2．主动力与约束力的区别
主动力
约束力
定 促使物体运动或有运 阻碍物体运动的力，随主动 动趋势的力，属于主动 力的变化而改变，是一种被动 力，工程上常称为载荷 力
力▪的力效：应力是物体间的相互作用。
外效应:如果力 内效应：如果力
的作用使物体运动 的作用使构件形状尺寸 状态发生了改变， 发生了改变，则称为力
则 称为力的外效应。 的内效应。
第一节 力学的基本概念
2 力的三要素
力的大小 力的方向 力的作用点
力对构件的效应，决定于三要素。当三 个要素中有任何一个改变时，力的作用效 果就会改变。
l 作用力与反作用力永远是成 对出现 l 已知作用力就可以知道反作 用力，两者总是同时存在，又 同时消失
作用力与反作用力
公理一的应用
人在划船离岸时，常把浆向岸上撑。这就 是利用了作用力和反作用力的原理
第一章 物体的受力及其分析 第一节 力学的基本概念
三、约束与约束反力
一、约束与约束反力
1．自由体和非自由体
力的三要素
3 力的矢量表示及单位
力是一个具有大小和方向的矢量，称为力矢量。 用一个有向线段表示，线段的长度按一定的比例， 表示力的大小，线段箭头的指向表示力的方向。线 段的始端A或末端B表示力的作用点。
u力的单位
牛(N)或千牛(kN)表示，矢量用黑体 字表示，或在字符上方画箭头表示。
F
W
FN1
光滑圆柱铰链约束
约束特点：只限制两物体在垂直于销钉轴线的平面内沿 任意方向的相对移动，而不能限制物体绕销钉轴线的相对转 动和沿其轴线方向的相对移动。
4．铰链支座约束
铰链支座
铰链支座结构简图
（1）固定铰链支座（圆柱销连接的两构件中， 有一个是固定构件 ）
义
大小未知，取决于约束本身
特
的性质，与主动力的值有关，
大小与方向预先确定，可由平衡条件求出。约束力的
可以改变运动状态
作用点在约束与被约束物体的
接触处。约束力的方向与约束
征
所能限制的运动方向相反
二、几种常见的约束及其约束反力
1．柔索约束 2．光滑面约束 3．光滑圆柱铰链约束 4．铰链支座约束
（1）固定铰链支座 （2）活动铰链支座 5．固定端约束
4 作用与反作用定理
▪ 两构件相互作用的力，必是等值、反向、共 线的，而且分别同时作用在两个构件上。这 定理说明力永远是成对出现的，构件间的作 用总是相互的，有作用力就有反作用力。
4、作用与反作用公理（公理四）
两个物体间的作用力与反作用力总是同时存 在、同时消失，且大小相等，方向相反，其作用 线沿同一直线，分别作用在这两个物体上。
结论：作用于刚体上某点的力可沿作用线移动。而不影响作用效果
加减平衡力系公理
3、力的平行四边形公理（公理三）
作用于物体上同一点的两个力，可以合成为 一个合力，合力也作用于该点上，其大小和方向 可用以这两个力为邻边所构成的平行四边形的对 角线来表示。
力的平行四边形公理
力的合成与分解
力的合成与分解
公理三的推论
受等值、反向、共线的两压力作用 下的绳索不能保持平衡
公理一的应用
二力构件——只有两个着力点而处于平衡的构件。 二力杆——略去自重和伸长的二力杆状构件。
2、加减平衡力系公理（公理二）
在一个刚体上加上或减去一个平衡力系，并 不改变原力系对刚体的作用效果。
加减平衡力系公理
公理二的应用 （推论1）
（ 力的可传性原理）——作用于刚体的力可 以沿其作用线滑移至刚体的任意点，不改变原力 对该刚体的作用效应。
FN2
力的表示方法
4 刚体的概念
▪ 刚体：在外力作用下不发生变形的构件 称为刚体。刚体是不存在的，任何构件 受力后都将发生变形，但微小变形对讨 论构件的平衡问题不起主要作用，所以 可以略去不计。
•5 力系的简化与平衡： 力系：若干个力组成的系统。 力系的简化：用简单的力系代替复杂力系的过程。 平衡：指物体相对于地球处于静止或匀速直线运动。
力系物体处于平衡状态时，该力系称为平衡力系。
受力的木板可以抽象为刚体吗？
刚体
静力学中的平衡
静力学中的平衡，是指物体相对于地球保持 静止或作匀速直线运动的状态（如做匀速直线运 动的火车）。
平衡是相对的、有条件的，是物体机械运动 中的一种特殊状态。
物体的受力分析
二 静力学的基本定理
内容
▪ 二力平衡定理 ▪ 平衡力系定理 ▪ 力的平行四边形定理 ▪ 作用与反作用定理
第一节力学的基本概念
第一节 力学的基本概念 内容
力的概念 力学的基本定律 约束与约束力 构件的受力分析
第一节 力学的基本概念
一 力学基本的概念
引 言(Introduction)
力的定义(Forces) 力的三要素 力的矢量表示及单位 刚体的概念 力系的简化与平衡
第一节 力学的基本概念
1 力的定义
1、二力平衡定理
▪ 作用在构件上的两个力，使构件保持平 衡的必要和充分条件是，这两个力大小 相等，方向相反，且作用在同一直线上。
构件放置在水平面上，受到重力G和水平面的支承
力FN作用处于平衡状态，这两个力必等值、反向、
共线。
A
FA
G
G
B
FN
FN
FB
l 二力平衡条件只适用于刚体。 l 二力等值、反向、共线是刚体平衡的必要与充分条件。 l 对于变形体，二力平衡条件只是必要的而非充分条件。
几种常见的约束
1．柔索约束（由柔软而不计自重的绳索、链条、 传动带等所形成的约束）
特点：只能承受拉力，不能承受压力。
2．光滑面约束（由光滑接触面所构成的约束 ）
特点：物体可以沿光滑的支承面自由滑动，也可向离 开支承面的方向运动，但不能沿接触面法线并朝向支承面 方向运动。
3．光滑圆柱铰链约束（用销钉将两个具有直径 相同圆柱孔的物体连接起来，且不计销钉与销钉孔壁 之间摩擦的约束 ）
三力平衡汇交定理——若作用于物体同一平面上的三 个互不平行的力使物体平衡，则它们的作用线必汇交于一 点。
三力构件——只受共面的三个力作用而平衡的物体。
三力平衡定理
构件在三个共面而又互不平行力作用下处于平衡， 则此三个力的作用线必汇交于一点。
C
D
F1百度文库
FR
F3
A
F2
B
FR是F1，F2的合力，符合矢量加减法则，即 FR=F1+F2