工程力学教案

第一章静力学基础

力学包括静力学,动力学,运动学三部分,静力学主要研究物体在力系作用下得平衡规律,静力学主要讨论以下问题:

1、物体得受力分析;

2、力系得等效、与简化;3. 力系得平衡问题。

第1讲§ 1 －１静力学得基本概念§1－2静力学公理

【目得与要求】

1 、使学生对静力学基本概念有清晰得理解,并掌握静力学公理及应用范围、

2、会利用静力学静力学公理解决实际问题。

【重点、难点】

1、力、刚体、平衡等概念;２、正确理解静力学公理、

一、静力学得基本概念

1、力与力系得概念

一)力得概念

1)力得定义:力就是物体间得相互作用,这种作用使物体运动状态或形状发生改变。

(举例理解相互作用)

2)力得效应:

错误!外效应(运动效应):使物体得运动状态发生变化。(举例)

错误!内效应(变形效应):使物体得形状发生变化。(举例)

3)力得三要素:大小、方向、作用点。

力就是定位矢量

４)力得表示:

错误!图示错误!符号:字母+箭头如:

二)力系得概念

１)定义:作用在物体上得一组力。(举例)

2)力系得分类

错误!按力得得作用线现在空间分布得形式:

A汇交力系ｂ平行力系ｃ一般力系

错误!按力得得作用线就是否在同一平面内

A平面力系Ｂ空间力系

3)等效力系与合力

A等效力系——两个不同力系,对同一物体产生相同得外效应,则称之

B合力——若一个力与一个力系等效,则这个力称为合力

2。刚体得概念:

１)定义:在力得作用下保持其大小与形状不发生变化、

２)理解:刚体为一力学模型。

3、平衡得概念:

1)平衡——物体相对惯性参考系(如地面)静止或作匀速直线运动、

２)平衡力系-—作用在刚体上使物体处于平衡状态得力系、

3平衡条件——平衡力系应满足得条件。

二、静力学公里

公理一:二力平衡公里

作用在刚体上得两个力,使刚体保持平衡得必要与充分条件就是:这两个力得大小相等,方向相反,且作用在同一直线上。

使刚体平衡得充分必要条件

二力构件:在两个力作用下处于平衡得物体。

公理二加减平衡力系原理

在已知力系上加上或减去任意得平衡力系,并不改变厡力系对刚体得作用。

推理1 力得可传性

作用于刚体上某点得力,可以沿着它得作用线移到刚体内任意一点,并不改变该力对刚体得作用。

作用在刚体上得力就是滑动矢量,力得三要素为大小、方向与作用线.

公理3 作用与反作用定律

作用力与反作用力总就是同时存在,同时消失,等值、反向、共线,作用在相互作用得两个物体上.

公理4 力得平行四边形法则

作用在物体上同一点得两个力,可以合成为一个合力。合力得作用点也在该点,合力得大小与方向,由这两个力为边构成得平行四边形得对角线确定,如图所示F1+ F2= FＲ

推理2 三力平衡汇交定理作用于刚体上三个相互平衡得力,若其中两个力得作用线汇交于一点,则此三力必在同一平面内,且第三个力得作用线通过汇交点。平衡时必与共线则三力必汇交O 点,且共面。

【小结】:

本节重点介绍了力得概念、四个公理与二个推论;二力构件与三力构件,应掌握其判断方法;注意作用与反作用公理与二力平衡条件得区别。

【作业】思考题１-1、1－２

第2讲§ 1- ３约束与约束反力

【目得与要求】

１、使学生对约束得概念有清晰得理解 ;

2 、掌握柔性、光滑面、光滑铰链约束得构造及约束反力得确定;

３、能正确得绘制各类约束得约束反力,尤其就是铰链约束、二力杆、三力构件得约束反力得画法、

【重点、难点】

1 、约束及约束反力得概念。

2 、工程中常见得约束类型及约束反力得画法。

自由体:在空间运动,其位移不受任何限制得物体。

非自由体:在空间运动,其位移受到某些方面任何限制得物体。

主动力:约束反力以外得其她力

约束——对非自由体某个方向得移动期限制作用得周围物体。

约束反力(约束力)——约束对被约束物体作用得力。

约束反力得特点--约束反力得方向总就是与非自由踢被约束所限制得位移方向相反。

一、柔索约束

１。实例

2、约束反力得特点:(拉力)

大小:待定

作用点;连接点

方向:柔索对物体得约束力沿着柔索背向被约束物体。

二。光滑表面约束

1.实例

2。约束反力得特点(F N)

大小:待定

方向:沿着接触面得公法线指向物体内部。

作用点:接触点

三、光滑铰链约束

1.固定铰支座

1)实例

2)反力特点:(Fｘ,Ｆy)

大小:待定

方向:互相垂直得二分力

作用点:铰链转动中心

2.可动铰支座

１)实例

2)反

力特点:

大小:待定

方向:垂直于支撑面

作用点:铰链转动中心

３、中间铰链

１)实例

2)反力特点

大小:待定、

方向:互相垂直得二分力、

作用点:铰链转动中心。

四。光滑球铰链约束(Fx,Fｙ,Fz)

1、实例

2.约束及反力特点

1)约束特点:通过球与球壳将构件连接,构件可以绕球心任意转动,但构件与球心不能有任何移动、

2)约束力:当忽略摩擦时,球与球座亦就是光滑约束问题

3)约束力通过接触点,并指向球心,就是一个不能预先确定得空间力。可用三个正交分力表示.

【小结】

1 、本节课详尽地介绍了工程中常见得各种约束构造及约束反力得确定。

2 、光滑铰链约束得不同类型所具有得特点与区别就是本节课得难点,

3 、应通过扎实得练习,熟练掌握工程中常见得各种约束及约束反力得正确画法、