《力学6刚体》课件

《力学6刚体》ppt课件contents目录刚体概述刚体的力系平衡刚体的动力学刚体的运动学刚体的弹性力学刚体的振动与波动CHAPTER01刚体概述刚体是指在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变的物体。刚体的定义刚体的特性刚体的应用刚体具有不可形变性和质点之间的距离不变性。刚体在工程、物理、天文等领域有广泛的应用，如卫星轨道计算、桥梁设计等。030201刚体的定义与特性固定刚体是指其质点之间的相对位置始终保持不变的刚体，如建筑物的固定部分。固定刚体可动刚体是指其质点之间的相对位置可以改变的刚体，如汽车、飞机等。可动刚体理想刚体是指忽略摩擦、阻力和重力的刚体，是理论力学中的一种理想模型。理想刚体刚体的分类平动是指刚体在运动过程中，其上任意两点始终保持同一直线上的运动。平动转动是指刚体在运动过程中，其上任意两点绕某一点做圆周运动。转动复合运动是指刚体的运动形式同时包含平动和转动。复合运动刚体的运动形式CHAPTER02刚体的力系平衡任意力系既非汇交也非平行的力系。平行力系所有力的作用线都在同一平面内且相互平行的力系。汇交力系所有力的作用线都汇交于一点的力系。力系由作用在刚体上的多个力组成的集合。分类根据力的作用线与刚体的相对位置，可将力系分为汇交力系、平行力系和任意力系。力系的概念与分类刚体处于静止或匀速直线运动状态。平衡状态对于任意力系，若存在一组力（称为平衡力系），使得该力系与原力系等效，即原力系产生的位移和转矩等于平衡力系产生的位移和转矩，则刚体平衡。平衡条件根据平衡条件，可以建立三个平衡方程，分别表示力在x、y、z轴上的投影和力矩平衡。平衡方程刚体的力系平衡条件分布力系作用在刚体上的分布力组成的力系，其合力为零，且合力矩不为零。重心刚体重心是刚体质量分布的等效点，也是刚体惯性力的作用点。重心计算通过计算分布力系合力为零的约束反力和合力矩，可以求得刚体重心位置。刚体的重心与分布力系CHAPTER03刚体的动力学刚体的质量与速度的乘积，表示刚体运动时的冲量。动量刚体的转动惯量与角速度的乘积，表示刚体转动时的冲量矩。动量矩刚体的动量与动量矩刚体由于运动而具有的能量，与刚体的质量和速度平方成正比。动能刚体由于位置而具有的能量，如重力势能、弹性势能等。势能刚体的动能与势能

刚体的动力学方程牛顿第二定律F=ma，描述了力与加速度之间的关系。动量定理FΔt=mΔv，描述了力在一段时间内对刚体的冲量与动量的变化之间的关系。角动量定理L=Iω，描述了力矩在一段时间内对刚体的角动量与角速度之间的关系。CHAPTER04刚体的运动学刚体在空间中的平动是指刚体的所有点都以相同的速度和方向运动，没有相对运动。平动中，刚体的运动轨迹是一条直线。刚体在空间中的转动是指刚体的所有点都绕着某一定点旋转，这个定点称为转动中心。转动中，刚体的运动轨迹是一个圆或一个圆弧。刚体的平动与转动刚体的转动刚体的平动角速度描述刚体转动快慢的物理量，单位为弧度/秒。角速度的大小等于刚体在单位时间内转过的角度。角加速度描述刚体转动加速度的物理量，单位为弧度/秒²。角加速度的大小等于刚体在单位时间内转过的角度的变化率。刚体的角速度与角加速度相对运动描述两个刚体之间的相对位置和相对运动的物理量。相对运动可以通过相对位置和相对速度来描述。绝对运动描述一个刚体相对于固定参考系的位置和运动的物理量。绝对运动可以通过绝对位置和绝对速度来描述。刚体的相对运动与绝对运动CHAPTER05刚体的弹性力学研究物体在外力作用下的变形和内力的学科。弹性力学物体受到外力作用时，内部产生应力，导致物体形状和尺寸发生变化，这种变化称为应变。应力和应变描述材料抵抗变形能力的物理量，不同材料的弹性模量不同。弹性模量弹性力学的基本概念几何方程描述物体变形后形状和尺寸变化的方程，根据应变和位移的关系建立。本构方程描述应力与应变关系的方程，根据材料的物理性质建立。平衡方程描述物体受力平衡的方程，根据力的平衡条件建立。弹性力学的基本方程03机械零件设计利用弹性力学原理，分析机械零件在不同工况下的变形和应力分布，提高零件的可靠性和寿命。01桥梁设计利用弹性力学原理，计算桥梁在不同载荷下的变形和内力，确保桥梁的安全性和稳定性。02建筑结构分析利用弹性力学原理，分析建筑结构的受力情况和稳定性，优化建筑设计。弹性力学的应用实例CHAPTER06刚体的振动与波动简谐振动描述刚体在平衡位置附近做周期性往复运动的物理模型。振动周期刚体完成一次往复运动所需的时间，与振幅、角频率等参数有关。振动能量刚体在振动过程中所具有的能量，包括动能和势能，二者相互转化。刚体的振动原理波速与波长波速由介质性质决定，波长是波动传播方向上相邻两个波峰（或波谷）之间的距离。波动能量介质在波动过程中所具有的能量，与波振幅、频率等参数有关。波动传播刚体振动状态通过介质传播，形成波动。刚体的波动原理刚体的振动与波动在机械工程中有着广泛的应用，如减震器设计、振动筛分等。机械工程飞机和火箭等航空航天器的结