第1章绪论(工程力学王亚双)

学习方法
每一讲课的内容需要在课下复习和巩固，有些 内容重点讲解，有些内容在课下阅读。
工程力学这门课涵盖较多的计算内容，在课外 尽量通过查阅资料复习和巩固相应数学知识，。
期末考试成绩：
平时作业、测验＋期末考试
作业：
每次必须自己认真按时完成作业，不得抄袭。
长江三峡工程
航空航天
南京长江大桥
规律，为合理设计构件提供有关强度、刚度、稳定性 的基本理论和方法。
2.工程力学的研究对象 刚体、质点、变形体
3.工程力学在专业学习中的地位和作用 工程力学是一门理论性较强同时又与工
程实际紧密结合的技术基础课，在基础课和 专业课之间起着桥梁作用，为后续专业课程 的学习做好铺垫。
第1章 静力学基础
1.1静力学的基本概念 一、力
二力构件平衡时其所受的两个力必沿着两个力作用点的 连线，而且两力大小相等、方向相反。
F1
F2
在进行构件受力分析时，能正确判断其是否为二力构 件，可使问题顺利解决。这点很重要！
F1
A
F1 C
B
D
F2
F2
例如，如图所示结构，其中AC杆不计重力， 曲杆AC就是二力杆。
（a）
（b）
公理二 力的平行四边形法则
上海南浦大桥 澳门桥
四川彩虹桥坍塌
绪论
1.工程力学的研究内容和任务 工程力学是研究物体机械运动的一般规律以及工
程构件的受力、变形和破坏规律的科学。 本书学习静力学和材料力学两部分内容。 静力学：研究受力物体平衡时，作用力应满足的
条件及其在工程上的应用。 材料力学：研究构件在外力作用下的变形和破坏
注意：① 对刚体来说，等值、反向、共线作为二力 平衡条件是充分必要的；
②对变形体来说，上面的条件只是必要条件。 例如，如图所示之绳索 ，受到两个等值、反向的拉 力作用时可以平衡，受到压力作用时则不能平衡。
二力构件（二力杆）
二力平衡公理揭示了作用于物体上最简单的力系平衡时 所应满足的条件。
仅受到两个力作用而处于平衡状态的构件称为“二力构 件”或“二力体”。特殊的，如果构件为杆件则成为“ 二力杆”。
工程力学
教学要求
⑴理解和掌握工程力学的基本概念，基本原理与 基本方法及其适用范围。
⑵能将简单的工程实际抽象为力学模型，能正确 地进行物体的受力、运动、动力分析，能正确对构件 进行强度的计算，具有选择材料、截面设计的初步技 能；
⑶密切联系工程实际，培养科学精神和创新精神， 培养辩证唯物主义观点以及分析问题和解决问题的能 力。
作用于刚体上的力的三要素是：力的大小、方向和 作用线。
注意： 1）力在移动过程
中必须沿着作用线移 动；
2）力在移动后必 须作用在原刚体上， 不能移动到其他刚体 上去。
推论 2 三力平衡汇交定理 作用于刚体上的三个力平衡，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 必通过此汇交点。
1.力系——指作用在物体上的若干个力。 2.力系作用在物体上，物体处于平衡状态，则称 此力系称为平衡力系。
3.若两个力系分别作用于同一物体上时，其效应 完全相同，则称这两个力系为等效力系。
4.合力与分力：如果一个力产生的效果与一个力 系作用的效果相同，则称这个力为力系的合力。力 系中的各个力就称为这个合力的分力。
（在特殊情况下，力在无穷远处汇交——平行力系）
F3平F12 衡时F3必与 F12 共线，三力必汇交O 点，且共面。
公理四 作用与反作用定律 两物体间的相互作用力总是存在的，并且大 小相等、反向相反，沿同一条直线分别作用于两 个物体上。
FT' FT
P P
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作用与反作用力不仅适用于刚体，也适用于变形体。 作用力与反作用力表明力总是成对出现，两者同时存 在，同时消失。这一定律就是牛顿第三定律，不论物体是 静止的或运动着，这一定律都成立。 应当注意的是，必须把两个平衡力和作用力与反作用 力区别开来。
1.力是物体间相互的机械作用，这种作用使物体 的运动状态发生改变和形状发生改变。
2.力的效应 （1）运动效应（外效应）：使物体的运动状态发生
改变。 （2）变形效应（内效应）：使物体形状发生改变。
3.力的三要素：大小，方向，作用点
4.力的单位：国际单位制中力的单位是牛[顿]（N ）或千牛[顿] （kN）；工程单位制中力的单位是公 斤力（ kgf），1 kgf ≈9.8N。
3.使物体处于平衡状态的力系称为平衡力系。 4.研究物体平衡时，作用在物体上的力系应满足 的条件是工程静力学的又一基本问题。
1.2静力学公理
公理一 二力平衡公理 作用于同一刚体上的两个力，使刚体处于平衡 状态的充分必要条件是：这两个力的大小相等，方 向相反，且作用在同一条直线上（等值、反向、共 线）。
3.实践证明：将物体抽象为刚体可使力学分析大 大简化且结果足够精确，既是工程分析允许的也是 认识力学规律所必需的。但刚体这一模型的使用是 有条件和范围的，即在静力学范围内构件可看作刚 体。
四、平衡 1.平衡——指物体相对于惯性参考系保持静止或作
匀速直线运动的状态。
2.平衡是物体机械运动的一种特殊形式。在一般 的工程术问题中，常取地球作为惯性参考系。
作用在物体上同一点的两个力，可以合成为 一个力，合力的作用点仍在该点，合力的大小和方 向由这两个力所构成的平行四边形的对角线确定。
矢量表示法：FR=F1+F2
公理三 加减平衡力系原理
在已知力系中加上或减去任意的平衡力系，并不改变 原力系对刚体的作用效应 。
推论1 力的可传性原理
作用于刚体上的力，可沿其作用线移到刚体 内任意一点，而不改变该力对刚体的作用效应。
5.力是矢量:用一个有向线段来表示，力矢用大写 黑体字母“F”表示。
线段的起点（或终点） 表示力的作用点，箭头表 示方向，长度（按照比例 尺画出）表示大小。
集中力
汽车通过轮胎作用 在桥面上的力
分布力：用符号q表示， 单位为N/ ㎡（或N/m）。
桥梁的自重，沿整个 桥梁连续分布
集中力和分布力
二、力系
5.用一个简单的等效力系（或一个力）代替一 个复杂力系的过程称为力系的简化。力系的简化 是静力学中理论推导的主要方法。
6.根据力系中各力作用线的分布情况可将力系 分为平面力系和空间力系两大类。本书主要讨论 平面力系。
三、刚体
1.刚体——在力的作用下不产生形变的物体。
2.刚体是静力学中对物体进行分析所简化的抽象 化力学模型（变形很小可忽略不计时）