第一靜力學(xué)公理和物體的受力分析學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1第一第一 靜力學(xué)公理和物體靜力學(xué)公理和物體(wt)的受力分析的受力分析第一頁，共46頁。 研究物體的受力分析、力系的等效替換（或簡化）、建立各種( zhn)力系的平衡條件的科學(xué)靜力學(xué)第1頁/共45頁第二頁，共46頁。 只從幾何的角度來研究物體的運動（如軌跡、速度(sd)、加速度(sd)等），而不研究引起物體運動的物理原因。運動學(xué)第2頁/共45頁第三頁，共46頁。研究(ynji)受力物體的運動和作用力之間的關(guān)系。動力學(xué)第3頁/共45頁第四頁，共46頁。靜力學(xué)引言(ynyn)第4頁/共45頁第五頁，共46頁。靜力學(xué)： 研究物體的受力分析、力系的等效替換(t hun)（或簡化）、建立各種力系

2、的平衡條件的科學(xué) 1、物體的受力分析：分析物體（包括物體系）受哪些力，每個力的作用位置(wi zhi)和方向，并畫出物體的受力圖 2、力系的等效替換（或簡化）：用一個簡單力系等效代替(dit)一個復(fù)雜力系 3、建立各種力系的平衡條件：建立各種力系的平衡條件，并應(yīng)用這些條件解決靜力學(xué)實際問題 第5頁/共45頁第六頁，共46頁。 力：物體間相互的機械作用，作用效果使物體的機械運動狀態(tài)發(fā)生(fshng)改變 力系：一群(y qn)力. 平衡：物體相對慣性(gunxng)參考系（如地面）靜止或作勻速直線運動幾個基本概念 剛體：在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點間的距離始終保持不變的物體.力的三要素：大小、方

3、向、作用點平面匯交（共點）力系平面平行力系平面力偶系平面任意力系空間匯交（共點）力系空間平行力系空間力偶系空間任意力系力是矢量第6頁/共45頁第七頁，共46頁。第一章 靜力學(xué)公理(gngl)和物體的受力分析第7頁/共45頁第八頁，共46頁。1-1 靜力學(xué)公理(gngl)公理(gngl)1 力的平行四邊形法則 作用在物體上同一點的兩個力，可以(ky)合成為一個合力。合力的作用點也在該點，合力的大小和方向，由這兩個力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對角線確定。合力(合力的大小與方向) (矢量和)21RFFF亦可用力三角形求得合力矢第8頁/共45頁第九頁，共46頁。 公理(gngl)2 二力平衡條件 使剛體平

4、衡(pnghng)的充分必要條件21FF最簡單(jindn)力系的平衡條件 作用在剛體上的兩個力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是：這兩個力的大小相等，方向相反，且作用在同一直線上。第9頁/共45頁第十頁，共46頁。公理3 加減(ji jin)平衡力系原理推理(tul)1 力的可傳性 作用(zuyng)在剛體上的力是滑動矢量，力的三要素為大小、方向和作用(zuyng)線 在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用。 作用于剛體上某點的力，可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)任意一點，并不改變該力對剛體的作用。第10頁/共45頁第十一頁，共46頁。推理(tul)2 三力平衡匯交定理

5、 作用于剛體上三個相互平衡的力，若其中兩個(lin )力的作用線匯交于一點，則此三力必在同一平面內(nèi)，且第三個力的作用線通過匯交點。第11頁/共45頁第十二頁，共46頁。公理4 作用(zuyng)和反作用(zuyng)定律 作用力和反作用力總是同時存在(cnzi)，同時消失，等值、反向、共線，作用在相互作用的兩個物體上 在畫物體受力圖時要注意此公理(gngl)的應(yīng)用第12頁/共45頁第十三頁，共46頁。公理(gngl)5 剛化原理柔性體（受拉力(ll)平衡）剛化為剛體(gngt)（仍平衡）反之不一定成立剛體（受壓平衡）柔性體（受壓不能平衡） 變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體剛化為剛體

6、，其平衡狀態(tài)保持不變.第13頁/共45頁第十四頁，共46頁。約束：對非自由體的位移起限制(xinzh)作用的物體.約束(yush)力：約束(yush)對非自由體的作用力約束力大小(dxio)待定方向與該約束所能阻礙的位移方向相反作用點接觸處1-2 約束和約束力第14頁/共45頁第十五頁，共46頁。工程(gngchng)中常見的約束1.具有光滑(gung hu)接觸面（線、點）的約束（光滑(gung hu)接觸約束）第15頁/共45頁第十六頁，共46頁。光滑(gung hu)接觸面約束第16頁/共45頁第十七頁，共46頁。 光滑支承接觸對非自由體的約束力，作用在接觸處；方向沿接觸處的公法線并指向

7、受力物體，故稱為法向約束力，用 表示NF第17頁/共45頁第十八頁，共46頁。2.由柔軟(rurun)的繩索、膠帶或鏈條等構(gòu)成的約束柔索只能受拉力，又稱張力.用 表示TF第18頁/共45頁第十九頁，共46頁。柔索對物體(wt)的約束力沿著柔索背向被約束物體(wt)膠帶對輪的約束力沿輪緣(ln yun)的切線方向，為拉力第19頁/共45頁第二十頁，共46頁。 3.光滑鉸鏈約束（徑向軸承、圓柱(yunzh)鉸鏈、固定鉸鏈支座等） （1） 徑向(jn xin)軸承（向心軸承） 約束特點(tdin)： 軸在軸承孔內(nèi)，軸為非自由體、 軸承孔為約束 約束力： 當不計摩擦?xí)r，軸與孔在接觸處為光滑接觸約束法向

8、約束力約束力作用在接觸處，沿徑向指向軸心第20頁/共45頁第二十一頁，共46頁。 當外界(wiji)載荷不同時，接觸點會變，則約束力的大小與方向均有改變可用二個通過軸心的正交分力 表示yxFF,第21頁/共45頁第二十二頁，共46頁。（2）光滑圓柱(yunzh)鉸鏈 約束(yush)特點：由兩個各穿孔的構(gòu)件及圓柱銷釘組成，如剪刀第22頁/共45頁第二十三頁，共46頁。光滑圓柱(yunzh)鉸鏈約束第23頁/共45頁第二十四頁，共46頁。約束力： 光滑圓柱鉸鏈：亦為孔與軸的配合(pih)問題，與軸承一樣，可用兩個正交分力表示其中(qzhng)有作用反作用關(guān)系 一般不必(bb)分析銷釘受力，當要分

9、析時，必須把銷釘單獨取出yCyCxCxCFFFF,第24頁/共45頁第二十五頁，共46頁。（3） 固定(gdng)鉸鏈支座約束(yush)特點：由上面構(gòu)件(gujin)1或2 之一與地面或機架固定而成 約束力：與圓柱鉸鏈相同 以上三種約束（徑向軸承、光滑圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座）其約束特性相同，均為軸與孔的配合問題，都可稱作光滑圓柱鉸鏈第25頁/共45頁第二十六頁，共46頁。4.其它類型(lixng)約束 （1）滾動(gndng)支座 約束(yush)特點： 在上述固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑輥軸而成 約束力：構(gòu)件受到垂直于光滑面的約束力第26頁/共45頁第二十七頁，共46頁。(2) 球

10、鉸鏈(jiolin) 約束特點：通過球與球殼將構(gòu)件連接，構(gòu)件可以繞球心任意(rny)轉(zhuǎn)動，但構(gòu)件與球心不能有任何移動 約束(yush)力：當忽略摩擦?xí)r，球與球座亦是光滑約束(yush)問題約束(yush)力通過接觸點,并指向球心,是一個不能預(yù)先確定的空間力.可用三個正交分力表示 第27頁/共45頁第二十八頁，共46頁。（3）止推軸承(zhuchng)約束(yush)特點： 止推軸承比徑向軸承多一個軸向的位移(wiy)限制約束力：比徑向軸承多一個軸向的約束力，亦有三個正交分力 AzAyAxFFF,第28頁/共45頁第二十九頁，共46頁。球鉸鏈空間(kngjin)三正交分力止推軸承空間(kngji

11、n)三正交分力（2）柔索約束張力TF（4）滾動支座 光滑面NF（3）光滑鉸鏈,AyAxFF（1）光滑面約束法向約束力NF總結(jié)(zngji)第29頁/共45頁第三十頁，共46頁。1-3 物體(wt)的受力分析和受力圖 力學(xué)模型與力學(xué)簡圖在受力圖(lt)上應(yīng)畫出所有力，主動力和約束力（被動力）畫受力圖(lt)步驟：3.按約束性質(zhì)畫出所有約束（被動）力1.取所要研究物體為研究對象（分離體），畫出其簡圖2.畫出所有主動力物體的受力分析和受力圖第30頁/共45頁第三十一頁，共46頁。例1-1畫出簡圖畫出主動力畫出約束力碾子重為 ，拉力為 ， 、 處光滑接觸，畫出碾子的受力圖FABP解：第31頁/共45頁

12、第三十二頁，共46頁。例1-2 取屋架(wji)畫出主動力畫出約束力畫出簡圖屋架受均布風(fēng)力(fngl) （N/m）， 屋架重為 ，畫出屋架的受力圖qP解：第32頁/共45頁第三十三頁，共46頁。例1-3 取 桿，其為二力構(gòu)件，簡稱二力桿，其受力圖如圖(b)CD水平均質(zhì)梁 重為 ，電動機重為 ，不計桿 的自重(zzhng)，畫出桿 和梁 的受力圖。2PABCDCDAB1P解：第33頁/共45頁第三十四頁，共46頁。取 梁，其受力圖(lt)如圖 (c)AB若這樣畫，梁 的受力圖又如何改動?AB 桿的受力圖能否畫為圖（d）所示？CD第34頁/共45頁第三十五頁，共46頁。例1-4 不計三鉸拱橋的自重

13、與摩擦(mc)，畫出左、右拱 的受力圖與系統(tǒng)整體受力圖CBAB,右拱 為二力構(gòu)件，其受力圖如圖（b）所示CB解：第35頁/共45頁第三十六頁，共46頁。系統(tǒng)(xtng)整體受力圖如圖（d）所示取左拱 ,其受力圖如圖（c）所示AC第36頁/共45頁第三十七頁，共46頁?？紤]到左拱 三個力作用下平衡，也可按三力平衡匯交定理畫出左拱 的受力圖，如圖（e）所示ACAC此時(c sh)整體受力圖如圖（f）所示第37頁/共45頁第三十八頁，共46頁。討論(toln)：若左、右兩拱都考慮自重，如何畫出各受力圖？如圖（g）（h）（i）第38頁/共45頁第三十九頁，共46頁。例1-5不計自重的梯子(t zi)放

14、在光滑水平地面上，畫出梯子(t zi)、梯子(t zi)左右兩部分與整個系統(tǒng)受力圖繩子(shng zi)受力圖如圖（b）所示解：第39頁/共45頁第四十頁，共46頁。梯子左邊(zu bian)部分受力圖如圖（c）所示梯子右邊(yu bian)部分受力圖如圖（d）所示第40頁/共45頁第四十一頁，共46頁。整體(zhngt)受力圖如圖（e）所示提問：左右兩部分梯子在 處，繩子對左右兩部分梯子均有力作用，為什么在整體受力圖沒有畫出？A第41頁/共45頁第四十二頁，共46頁。力學(xué)(l xu)模型與力學(xué)(l xu)簡圖 對任何實際問題進行力學(xué)分析、計算(j sun)時，都要將實際問題抽象成為力學(xué)模型，任何力學(xué)計算(j sun)實際都是針對力學(xué)模型進行的。 例如對橋梁進行力學(xué)計算，實際上是指對這橋梁的力學(xué)模型進行了計算。顯然(xinrn)，將實際問題化為力學(xué)模型是進行力學(xué)計算所必須的重要而關(guān)鍵的一環(huán)，這一環(huán)進行的好壞，將直接影響計算過程和計算結(jié)果。 將實際問題化為力學(xué)模型的過程稱為力學(xué)建模。由于理論力學(xué)中將物體視為剛體，因此其力學(xué)模型可以用簡圖來表達，這類簡圖稱為力學(xué)簡圖。 第42頁/共45頁第四十三頁，共46頁。 在建立力學(xué)模型時，要抓住關(guān)鍵、本質(zhì)(bnzh)的方面，忽略次要的方面。 例如(lr)：忽略(hl)