第1章 静力学基础《工程力学》教学课件

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第1章

1-1-1刚体的概念

1-1-2力的性质

性质1

力对物体的作用效应取决于力的三要素。

应当指出的是，力的可传性只适用于同一刚体，即只有在研究同一刚体的平衡或运动时才是正确的。

§1-1

静力学的基本概念

§1-1

静力学的基本概念

性质2两个物体间的作用力与反作用力，总是大小相等，作用线相同，指向相反，分别作用在两个不同的物体上。

这个性质指出，力总是成对出现的，有作用力必有一反作用力，这是分析物体之间相互作用力的一条重要规律。

§1-1

静力学的基本概念

§1-1

静力学的基本概念

1-1-3平衡的概念

1.二力平衡原理

作用于刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的充分和必要条件是：此两力的大小相等，方向相反，作用线沿同一直线（简称等值、反向、共线）。

2.加减平衡力系原理

在作用于刚体的已知力系中，增加或减去任意一平衡力系后所构成的新力系与原力系等效。

§1-1

静力学的基本概念

§1-1

静力学的基本概念

1-2-1力在直角坐标轴上的投影

1-2-2平面汇交力系合成的解析法

凡力系中各力作用线在同一平面且汇交于一点者称为平面汇交力系。

§1-2平面汇交力系合成的解析计算

§1-2平面汇交力系合成的解析计算

§1-2平面汇交力系合成的解析计算

§1-2平面汇交力系合成的解析计算

1-3-1

力矩的概念

人们在实践中知道，力除了能使物体移动外，还能使物体产生绕某一点的转动。力使物体绕某一点的转动效果，不仅与力的大小有关，还与力的作用线到这点的垂直距离有关。

§1-3力矩

§1-3力矩

§1-3力矩

§1-3力矩

1-3-2合力矩定理

按照合力的定义，一个力与一个力系等效，则称此力为该力系的合力，该力系中的各力相应地称为分力。显然，各分力绕矩心

O

的转动作用之和必然与合力对同点

O

的转动作用等效，所以，力系有一合力时，合力对某点之矩，等于各分力对同点之矩的代数和。

§1-3力矩

1-4-1力偶和力偶矩

1.力偶的概念

在日常生活和生产实践中，我们经常会见到两个大小相等的反向平行力作用于物体的情形。例如，汽车司机用双手转动方向盘，钳工用丝锥攻螺纹，以及人们用手指拧水龙头或用钥匙开锁，等等，如图

1-13

所示。

§1-4力偶

§1-4力偶3.力偶的三要素

力偶对刚体的转动效应取决于力偶矩的大小、力偶的转向和力偶作用平面的方位，这三者称为力偶的三要素。三要素中的任何一个发生了改变，力偶对刚体的转动效应就会改变。若两个力偶的三要素相同，则这两个力偶彼此等效。

§1-4力偶

1-4-2力偶的性质

性质1力偶在任何坐标轴上的投影为零。

性质2力偶对刚体的作用效应取决于力偶的三要素，而与作用位置无关。

推论（1）力偶可以在作用面及平行于作用面的平面内任意搬移，而不会改变对刚体的转动效应。

推论（2）只要保持力偶矩不变，可以任意改变力的大小和方向及力偶臂的长短，而不会改变力偶对刚体的转动效应，如图1-15所示。

§1-4力偶

§1-4力偶

1-4-3平面力偶系的合成

作用在刚体上同一平面内的若干个力偶所组成的系统，称为平面力偶系。

§1-4力偶定理作用在刚体上某点的力

F，可平移到刚体内的任意一指定点，但必须同时附加一个力偶，其附加力偶矩等于原力对指定点之矩。

§1-5力的平移定理

1-6-1约束的概念

1.约束

2.约束反力

3.约束反力的方向

于是，物体的受力可以分为两类，即主动力和约束反力，能主动地使物体运动或有运动趋势的力，称为主动力或载荷。例如，物体的重力，结构承受的风力、水压力、机械零件所受的载荷等。它们的特点是其大小可以独立地测定。一般情况下，约束反力是由主动力引起的，所以它是一种被动力。

§1-6约束与约束反力

1-6-2常见的约束类型及其约束反力的特点

1.柔索

2.光滑接触面

3.光滑圆柱形铰链

4.辊轴铰链支座

5.固定端

以上只介绍了几种常见的约束类型，但是在工程实际中连接部位的连接方式是复杂的，必须根据问题的性质将实际约束抽象为上述相应的典型约束