基础力学课件.ppt
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大小相同 方向相同 作用线相同
22
思考题：
2.只适用于刚体的公理或定理有哪些？ 二力平衡公理、加减平衡力系公理 力的可传性、三力平衡汇交定理
3.二力构件的定义？与形状有关吗？
静力学基础1
23
1-3 约束和约束力
静力学基础1
一、关于约束的 概念 1. 自由体与非自由体
自由体：能在空间中自由运动的物体。（飞机、鸟）
F1
F2
Fn
平衡条件！
若（ F1，F2，Fn ）使物体平衡，则称为平衡力系。
10
1-2 . 静力学公理
一、二力平衡公理
静力学基础1
作用在同一刚体二个力，使刚体平衡的充分、必要条件： 此二力等值、反向、共线。
F1
AB
F2
变形体？
11
静力学基础1
二力构件（二力体）：只受二力作用而平衡的构件或杆件。 受力特点：所受两力 必沿两力作用点连线。
合力：如果一个力FR与一个力系（ F1， F2 ， …，Fn ）等 效，则力FR称为力系的合力，而力系中的各力称为合力FR 的分力。
5
静力学基础1
二、刚体的概念 刚体是指在运动中和受力作用后，形状和大小都不发生 改变，即受力后任意两点之间距离不变的物体。 对刚体而言力只产生运动效应。
1）理想化的力学模型。 2）不应把刚体的概念绝对化。
G
G
FN
FN1
（ FN，FN1 ）是作用力与反作用力。
（ G，FN1 ）是一对平衡力。
20
静力学基础1
五. 刚化原理 变形体在已知力系作用下处于平衡，如果设想将
此变形体刚化为刚体，则其平衡状态不变。
21
思考题：
静力学基础1
1.区分异同
F1 F2
大小相同 方向相同
F1 F2
大小相同
力 F1 与力 F2 等效
14
静力学基础1
力对刚体的作用决定于：力的大小、方向和作用线（力 是滑动矢量）。
注意： 1、力的可传性只适用于刚体，而不适用于变形体。
A
F1
B
A
F1
F1
B
F1
15
静力学基础1
2、力的可传性只能沿力的作用线移到刚体内的任意 点，而不能移到别的刚体上。
A
? F 1
F1
B
C
16
静力学基础1
三、力的平行四边形法则 作用于物体上同一点的两个力可以合成为作用于该点 的一个合力，它的大小和方向，由这两个力为邻边所 构成的平行四边形的对角线来表示。
25
二、工程中常见的几种约束类型及其约束力 1、柔体约束（柔绳、皮带、链条等）
静力学基础1
缆 索
26
静力学基础1
特征：只限制沿柔索中心线伸长方向的运动。 约束力沿柔索的中心线，背离被约束的物体。 （拉力）
FT 2 FT 1
27
E C A
D B
G
FA
FB
G
静力学基础1
FE
FC
FD
28
2、光滑面约束
F
F
静力学基础1 F
29
静力学基础1
光滑面约束特点：
约束力通过接触点，方向沿接触面的公法线并指向被约束体。
（压力）
G
公法线
A
FN
FA
B
FB
C
FC
30
光滑接触面约束实例
静力学基础1
31
静力学基础1
FFRR
FFRR´
齿轮啮合力
32
静力学基础1
滑 槽 与 销 钉
33
静力学基础1
FFRR
滑槽与销钉 34
静力学
静力学基础1
1、研究对象 -------- 静力学是研究物体在力系作用下 平衡规律的科学。
2、研究内容 ------（1）力系的简化； （2）力系的平衡。
1
(1) 内 容 提 要
1.静力学中的基本概念 2. 静力学公理 3. 约束和约束力
静力学基础1
2
静力学基础1
1-1. 静力学中的基本概念
静力学基础1
3．光滑圆柱铰链约束 用销钉连接两个钻有相同大小孔径的构件构成铰链约束。
35
静力学基础1
一、力的概念 1、力的定义 力是物体相互间的机械作用。 运动效应（外效应）：使物体的运动状态改变。（理论力学） 变形效应（内效应）：使物体发生变形。 （材料力学）
3
2、力的三要素：大小、方向、作用点
静力学基础1
可用矢量表示力。
※采用有向线段表示 ※用黑体字母表示矢量 ※遵循矢量的运算法则
黑体字母——力矢。（F）
F1
=
F2
o
C
F3
F3
证：F1，F2，F3 是不平行的三个相互平衡的力 力的可传性
平形四边形法则
将力F1，F2移到其汇交点o
得合力FR12
力 F3 应与 FR12 平衡 两力平衡定理 F3与 FR12共线
19
静力学基础1
四. 作用与反作用定律 两物体间相互作用的力，总是等值、反向、共线， 并分别作用在这两个物体上。
6
F
刚 体
F
静力学基础1
F´
F´
7
F
变 形 体
F
静力学基础1
F´
F´
8
刚体
静力学基础1
变形体
研究塔机不致倾倒， 确定所需配重
对于塔机和组成塔机 的每一根杆件
9
三、平衡的概念
静力学基础1
平衡 是指物体在力作用下相对于惯性参考系处于静止 或作匀速直线运动的状态。
平衡力系：作用在物体上正好使之保持平衡的力系。
非自由体：因受到周围物体的限制，不能沿某些方向运 动的物体。 （如灯绳、合页轴、列车）
24
2. 约束和约束力
静力学基础1
（1）约束：阻碍物体运动的限制物。 （2）约束力：约束作用于被约束物体上力。
方向：与所限制物体运动趋势的方向相反。 作用点：约束与被约束物体的接触处。 约束力大小：未知待求。
主动力：主动引起物体运动或使物体有运动趋势的力。
F1
A
B
F2
D
FR
C
FR = F1+F2
F1 B
A
F2
C
FR
17
F1 B
FR
A
C
F2
D
FR
C
A
F1
F2 D
逆过程也成立。一般正交分解。
F1
FR
静力学基础1
F2 18
静力学基础1
三力平衡汇交定理 （ P27）
刚体受不平行的三力作用而平衡时，此三力作用线必共 面且汇交于一点。
FR12
F1
A
B
o
C
F2
F1
C
F2
D
FA
A
B
FB
12
二. 加、减平衡力系公理
静力学基础1
在作用于刚体上的任一力系中，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应。
力在刚体上的的可传性 作用在刚体上的力可沿其作用线移动，而不改变该力对
刚体的作用效应。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ13
B
F
A
B
=
F
A
F2
静力学基础1
F1
F1
B
=
A
F1 = - F2= F 适于同一个刚体
普通字母——力的大小（F）
力的图示 F
P
力的单位：N，kN
4
3、等效力系 力系：作用在物体上的若干个力的总称。
静力学基础1
等效力系：如果作用于物体上的一个力系可用另一个 力系代替，而不改变原力系对物体的外效应，则这两个 力系称为等效力系。
F1
F2 =
Fm
P1 P2
Pn
力系（F1，F2，Fm）与 力系（P1，P2 ，Pn）等效
22
思考题：
2.只适用于刚体的公理或定理有哪些？ 二力平衡公理、加减平衡力系公理 力的可传性、三力平衡汇交定理
3.二力构件的定义？与形状有关吗？
静力学基础1
23
1-3 约束和约束力
静力学基础1
一、关于约束的 概念 1. 自由体与非自由体
自由体：能在空间中自由运动的物体。（飞机、鸟）
F1
F2
Fn
平衡条件！
若（ F1，F2，Fn ）使物体平衡，则称为平衡力系。
10
1-2 . 静力学公理
一、二力平衡公理
静力学基础1
作用在同一刚体二个力，使刚体平衡的充分、必要条件： 此二力等值、反向、共线。
F1
AB
F2
变形体？
11
静力学基础1
二力构件（二力体）：只受二力作用而平衡的构件或杆件。 受力特点：所受两力 必沿两力作用点连线。
合力：如果一个力FR与一个力系（ F1， F2 ， …，Fn ）等 效，则力FR称为力系的合力，而力系中的各力称为合力FR 的分力。
5
静力学基础1
二、刚体的概念 刚体是指在运动中和受力作用后，形状和大小都不发生 改变，即受力后任意两点之间距离不变的物体。 对刚体而言力只产生运动效应。
1）理想化的力学模型。 2）不应把刚体的概念绝对化。
G
G
FN
FN1
（ FN，FN1 ）是作用力与反作用力。
（ G，FN1 ）是一对平衡力。
20
静力学基础1
五. 刚化原理 变形体在已知力系作用下处于平衡，如果设想将
此变形体刚化为刚体，则其平衡状态不变。
21
思考题：
静力学基础1
1.区分异同
F1 F2
大小相同 方向相同
F1 F2
大小相同
力 F1 与力 F2 等效
14
静力学基础1
力对刚体的作用决定于：力的大小、方向和作用线（力 是滑动矢量）。
注意： 1、力的可传性只适用于刚体，而不适用于变形体。
A
F1
B
A
F1
F1
B
F1
15
静力学基础1
2、力的可传性只能沿力的作用线移到刚体内的任意 点，而不能移到别的刚体上。
A
? F 1
F1
B
C
16
静力学基础1
三、力的平行四边形法则 作用于物体上同一点的两个力可以合成为作用于该点 的一个合力，它的大小和方向，由这两个力为邻边所 构成的平行四边形的对角线来表示。
25
二、工程中常见的几种约束类型及其约束力 1、柔体约束（柔绳、皮带、链条等）
静力学基础1
缆 索
26
静力学基础1
特征：只限制沿柔索中心线伸长方向的运动。 约束力沿柔索的中心线，背离被约束的物体。 （拉力）
FT 2 FT 1
27
E C A
D B
G
FA
FB
G
静力学基础1
FE
FC
FD
28
2、光滑面约束
F
F
静力学基础1 F
29
静力学基础1
光滑面约束特点：
约束力通过接触点，方向沿接触面的公法线并指向被约束体。
（压力）
G
公法线
A
FN
FA
B
FB
C
FC
30
光滑接触面约束实例
静力学基础1
31
静力学基础1
FFRR
FFRR´
齿轮啮合力
32
静力学基础1
滑 槽 与 销 钉
33
静力学基础1
FFRR
滑槽与销钉 34
静力学
静力学基础1
1、研究对象 -------- 静力学是研究物体在力系作用下 平衡规律的科学。
2、研究内容 ------（1）力系的简化； （2）力系的平衡。
1
(1) 内 容 提 要
1.静力学中的基本概念 2. 静力学公理 3. 约束和约束力
静力学基础1
2
静力学基础1
1-1. 静力学中的基本概念
静力学基础1
3．光滑圆柱铰链约束 用销钉连接两个钻有相同大小孔径的构件构成铰链约束。
35
静力学基础1
一、力的概念 1、力的定义 力是物体相互间的机械作用。 运动效应（外效应）：使物体的运动状态改变。（理论力学） 变形效应（内效应）：使物体发生变形。 （材料力学）
3
2、力的三要素：大小、方向、作用点
静力学基础1
可用矢量表示力。
※采用有向线段表示 ※用黑体字母表示矢量 ※遵循矢量的运算法则
黑体字母——力矢。（F）
F1
=
F2
o
C
F3
F3
证：F1，F2，F3 是不平行的三个相互平衡的力 力的可传性
平形四边形法则
将力F1，F2移到其汇交点o
得合力FR12
力 F3 应与 FR12 平衡 两力平衡定理 F3与 FR12共线
19
静力学基础1
四. 作用与反作用定律 两物体间相互作用的力，总是等值、反向、共线， 并分别作用在这两个物体上。
6
F
刚 体
F
静力学基础1
F´
F´
7
F
变 形 体
F
静力学基础1
F´
F´
8
刚体
静力学基础1
变形体
研究塔机不致倾倒， 确定所需配重
对于塔机和组成塔机 的每一根杆件
9
三、平衡的概念
静力学基础1
平衡 是指物体在力作用下相对于惯性参考系处于静止 或作匀速直线运动的状态。
平衡力系：作用在物体上正好使之保持平衡的力系。
非自由体：因受到周围物体的限制，不能沿某些方向运 动的物体。 （如灯绳、合页轴、列车）
24
2. 约束和约束力
静力学基础1
（1）约束：阻碍物体运动的限制物。 （2）约束力：约束作用于被约束物体上力。
方向：与所限制物体运动趋势的方向相反。 作用点：约束与被约束物体的接触处。 约束力大小：未知待求。
主动力：主动引起物体运动或使物体有运动趋势的力。
F1
A
B
F2
D
FR
C
FR = F1+F2
F1 B
A
F2
C
FR
17
F1 B
FR
A
C
F2
D
FR
C
A
F1
F2 D
逆过程也成立。一般正交分解。
F1
FR
静力学基础1
F2 18
静力学基础1
三力平衡汇交定理 （ P27）
刚体受不平行的三力作用而平衡时，此三力作用线必共 面且汇交于一点。
FR12
F1
A
B
o
C
F2
F1
C
F2
D
FA
A
B
FB
12
二. 加、减平衡力系公理
静力学基础1
在作用于刚体上的任一力系中，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应。
力在刚体上的的可传性 作用在刚体上的力可沿其作用线移动，而不改变该力对
刚体的作用效应。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ13
B
F
A
B
=
F
A
F2
静力学基础1
F1
F1
B
=
A
F1 = - F2= F 适于同一个刚体
普通字母——力的大小（F）
力的图示 F
P
力的单位：N，kN
4
3、等效力系 力系：作用在物体上的若干个力的总称。
静力学基础1
等效力系：如果作用于物体上的一个力系可用另一个 力系代替，而不改变原力系对物体的外效应，则这两个 力系称为等效力系。
F1
F2 =
Fm
P1 P2
Pn
力系（F1，F2，Fm）与 力系（P1，P2 ，Pn）等效