【精品课件】工程力学静力学基础

史 边。”这段文字上半是说天平的。意思
（
中
是：天平横梁的一臂加重物，另一臂
国 篇
必得加砝码（“必捶”），两者必须等 元前476年~元前390
） 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（“本”）比较短，提纽到秤锤的臂
（“标”）比较长，如果两边等重，秤锤一边必下落。
张衡－浑天仪、地动仪
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”。
指南车
工
程 力
根据《西京杂记》记载，汉代皇帝
学 发 展
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，东
简 汉的张衡曾重新制造过，但由于战
史
（
乱也流失了。到了三国时期，著名
中 的机械制造家马钧又重新设计、制
学 研
或外效应，如位置、速度、加速度等（理
究 的
力）；
对 象
（2）使物体发生变形——变形效应或内效应
和 内
（材力）
容
——
力
6、力系：同时作用于同一物体上的一群力，称
工 为力系
程
力
学
研
究
的
对
象 和
平面力系
内
容
汇交 力系
平面 汇交 力系
力偶 力系
平面 力偶 力系
平行 力系
平面 平行 力系
任意 力系
平面 任意 力系
学 是著名匠师李春建造。桥长64.40米，跨径37.02米，是当今
发 展
世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。
简
史
（
中
国
篇
）
其他
工
程 力
西汉初年（公元前二世纪）成书的《淮南子·说山
学
训》曾就本末倒置而造成不平衡的现象总结说：“下
发 展
轻上重，其覆必易。”
简 史
东汉王充对平衡问题作了极好的论述：“圆物投
地球的平衡，特别是指相对于地面的平衡。要使物
容
体保持平衡状态，作用于物体上的一群力（称为力
——
系）要满足一定的条件，这些条件称为力系的平衡
平
条件。
衡
工
程 等效力系——对物体的作用效果相同的两个力系。
力
学
研
究 的
合
力——在特殊情况下，能与一个力系等效
对 象
的一个力
和
内 容
平衡力系——能使物体维持平衡的力系。
工 程 力 学 发 展 简 史
工 程 力 学 发 展 简 史
工 程 力 学 发 展 简 史
从实践出发，经过抽象化、综合、归纳，建
工
程 立公理，再应用数学演绎和逻辑推理而得到定理
力
学 的
和结论，形成理论体系，然后再通过实践来证实
研 究
理论的正确性。
方
法
工
• 1.为后续课进行准备。理论力学是所有
工
程
力
学 发
张衡(公元78—139年)，字平子，南阳西鄂
展 简 史
人(今河南省南阳市石桥镇夏村)，曾任尚书 和河间相等职。我国东汉时期伟大的科学
（ 家、文学家。张衡对中国古代的天文学、
中 国 篇
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
） 仪”，准确地报告了西方千里之外发生的地震。这标志
如何学好工程力学
认真预习，认真听讲； 敢于提问，敢于回答； 及时复习，及时答疑； 独立思考问题； 独立完成作业。
1.力的定义 力是物体相互间的机械作用，其
工
作用结果使物体的形状和运动
程 力
状态发生改变。
学
大小
研
究 的
2. 力的三要素
方向
对 象
作用点
和
内 容
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
国 造指南车，被人誉为“天下之巧”。
篇
）
后人中，南北朝的祖冲之、姚兴，
唐朝的金公立等都曾经制造过指南
车，但都没有留下有关指南车内部构造的记载。直到宋
代吴德仁在宋徽宗大观元年（1107），燕肃在宋仁宗天
圣五年（1027），又先后制造了指南车。
李春－赵州桥
工
程 力
赵州桥又名安济桥，建于隋大业(公元605-618)年间，
象 和
受力物体平衡时作用力所应满足的条件。（力、力矩）
内
容 运动学：只从几何角度来研究物体的运动。（位移、速
——
度、加速度、角度、角速度、角加速度）
分 部
动力学：研究受力物体的运动和作用力之间的关系。
墨翟－《墨经》
工
程 力
“衡木：加重于其一旁，必捶——
学 发
重相若也。相衡：则本短标长，两加
展 简
焉，重相若，则标必下——标得权
程 力
力学课程的基础。
学
的 学
• 2.获得自学、表达等能力。培养正确的
习 目
分析问题和解决问题的能力。
的
• 3.工程中的某些问题可以直接运用理论
力学来解决。
静
力 1、物体的受力分析：分析物体（包括
学 研
物体系）受哪些力，每个力的作用位置
究 和方向，并画出物体的受力图。
的
主 要
2、力系的等效替换（或简化）：用一个
体
工
力学是研究物体机械运动一般规律的科学
程
力
学
研 究
所谓机械运动，是指物体在空间的位置随
的 对
时间的变化。
象
和 内
平衡是机械运动的特殊情况。
容
——
机 械 运 动
工
所谓物体的平衡就是指物体相
程
力
对于周围物体保持其静止或匀速直
学 研
线运动的状态。
究
的
对
象
在一般的工程技术问题中，就是指物体相对于
和 内
——
空间 空间 空间 空间
力
空间力系 汇交 力偶 平行 任意
力系 力系 力系 力系
工 刚体——在外界的任何作用下形状和大小都始终
程 力
保持不变的物体。 或者在力的作用下，
学 研
任意两点间的距离保持不变的物体。
究
的
对 象
刚体是一种理想的力学模型。
和
内
容
一个物体能否视为刚体，不仅取决于变形的
——
刚 大小，而且和问题本身的要求有关。
（ 之于地，东西南北无之不可，策杖叩动，才微辄停。
中 国 篇
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
）
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，立即就静止
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。
——
其 它
平 衡 力——满足平衡条件的力系中，其中任意
概
一个力为其余力的平衡力。
念
机械运动产生和变化的原因在于“力”，所
工 以理论力学将原因“力”和结果“运动”分开单
程 力
独进行研究，获得静力学和运动学，而研究原因
学 研
和结果之间内在的联系获得动力学。
究
的 对
静力学：主要研究物体受力分析和力系简化的方法以及
——
力
顿(N)
1 N= 1千克•米/秒2 （kg •m/s2 )。
工 程 力
4. 力的表示法 ——力是一矢量，用数学上
的矢量记号来表示，如图
学
研
究
的
对 象
F
和
内
容
外效应—改变物体运动状态的效应。
——
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5. 力的效应
力
内效应—引起物体变形的效应。
力的作用效果
工
程 力
（1）使物体的运动状态发生改变——运动效应