力的基本性质与物体的受力分析-力及力的基本性质（建筑力学）

第一篇力系的合成与平衡引言把同时作用在物体上的一群力，称为力系。

力学分析中，在不改变力系对物体作用效果的前提下，用一个简单的力系来代替复杂的力系，就称为力系的合成（力系的简化）。

对物体作用效果相同的力系称为等效力系。物体在力系作用下，相对于地球静止或做匀速直线运动，称为平衡。平衡是物体运动的一种特殊形式。特点就是运动状态没有变化。

建筑力学中把运动状态没有变化的特殊情况称为平衡状态

力系的合成与平衡是进行力学分析的基础，它贯穿于整本书中。引言满足平衡状态的力系称为平衡力系。

物体在力系作用下处于平衡时应满足的条件，称为力系的平衡条件。在研究力系的合成和平衡问题时往往将所研究的对象视为刚体。

所谓刚体，是指在外力作用下，几何形状、尺寸的变化可忽略不计的物体。

刚体是实际物体理想化的模型。实际物体在力的作用下，都会产生不同程度的变形，但这些微小的变形，对平衡问题的研究影响很小，可以忽略不计。这样，将会大大简化对力系的平衡问题的研究。

第一章力的基本性质与物体的受力分析学习目标：力的基本性质与物体的受力分析

1.理解力、力系、约束的概念。

2.理解静力学公理的含义。

3.熟练常见典型约束的性质及约束反力的确定。

4.掌握对物体和物体系统进行受力分析的方法。将构件在实际工程中所受约束归纳和抽象成理想的约束类型。重点:绘制物体的受力图。难点:第一节力及力的基本性质力的基本性质一、力的概念

力是物体间相互的机械作用，这种相互作用会使物体的运动状态发生变化（外效应）或使物体发生变形（内效应）。实践证明：力对物体的作用效果取决于力的三要素。力是有大小的。力的大小表明物体间相互作用的强弱程度。（1）力的大小力的单位是N（牛顿）或kN（千牛顿）。

1kN=1000Ｎ力的基本性质(2)力的方向力的方向包含方位和指向。

例如，谈到某钢索拉力竖直向上时，竖直是指力的方位，向上是指力的指向。(3)力的作用点力的作用点表示两物体间相互作用的位置。

力的作用位置实际上有一定的范围，当作用范围与物体相比很小时，可以近似地看作是一个点。注意：力的三个要素中的任一要素改变时，都会对物体产生不同的效果。因此，在描述一个力时，必须全面表明这个力的三要素。AF力是矢量。可以用一带箭头的线段来表示。45º200kN1000

线段的长度（按预先选定的比例）表示力的大小；线段与某定直线的夹角表示力的方位，箭头表示力的指向；带箭头线段的起点或终点表示力的作用点。力的基本性质

静力学公理：人们在长期生活和生产活动中通过反复观察、实验和总结，得出了关于静力的最基本的客观规律，这些客观规律就是静力学公理。

公理

力的平行四边形公理

FFFR这里的FR是F

、

F的合力力的基本性质作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力的作用点也在该点，合力的大小和方向由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。F2F1FRF4F3FRoxyFyFx

运用这个公理可以将两个共点的力合成为一个力；同样，一个已知力也可以分解为两个力。但需注意，一个已知力分解为两个分力可有无数个解。力的基本性质

公理2二力平衡公理

作用在同一刚体上的两个力，使刚体处于平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，且在同一直线上。BAF2F1BAF1F2力的基本性质公理3加减平衡力系公理

在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。推论1力的可传性原理力的基本性质作用在刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移动到刚体内任意一点，而不改变该力对刚体的作用效果。BAFBABAF1F2F1F

由此可知，作用于刚体上的力是滑移矢量，因此作用于刚体上力的三要素为大小、方向和作用线。

推论2三力平衡汇交定理

作用于同一刚体上共面而不平行的三个力使刚体平衡时，则这三个力的作用线必汇交于一点。F1F2F3FRACBO力的基本性质

利用三力平衡汇交定理，可确定物体在共面但不平行的三个力作用下平衡时，某一个未知力的方向。公理4作用力与反作用力公理

两物体间的作用力与反作用力，总是大小相等、方向相反，沿同一直线并分别作用于两个物体上。

注意：不能把作用力与反作用力公理与二力平衡公理相混淆。虽然作用力与反作用力大小相等、方向相反、沿同一直线，但分别作用于两个物体上。力的基本性质力的基本性质二、力系的分类

()汇交力系

力系中各力作用线汇交于一点。

()力偶系

力系中各力可以组成若干力偶或力系由若干力偶组成。

(3)平行力系

力系中各力作用线相互平行。

(4)一般力系

力系