第一章靜力學(xué)

第一章靜力學(xué)第1頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月飛鳥(niǎo)與空中客車(chē)機(jī)翼相撞第2頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月垮塌前的彩虹橋第4頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月垮塌后的彩虹橋第5頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月法庭以外的問(wèn)題－力學(xué)素質(zhì)的重要性－從簡(jiǎn)單力學(xué)問(wèn)題到高等力學(xué)問(wèn)題。簡(jiǎn)單力學(xué)問(wèn)題－大部隊(duì)過(guò)橋時(shí)不能齊步走高等力學(xué)問(wèn)題－

沖擊載荷的概念：

人跑步時(shí)腳上的力量有多大？

損傷累積與結(jié)構(gòu)壽命

與跑步的次數(shù)有關(guān)第6頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人跑步時(shí)腳上的力量有多大？腳上的力量假設(shè)人體重量為750N3000N3500N4500N6000N12500N第7頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月肇事運(yùn)砂車(chē)準(zhǔn)載12.54噸，實(shí)際載貨為54.1噸，超載41.56噸，超載比例331%。第8頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月因地震后被確定為“危橋”，有40年歷史的四川簡(jiǎn)陽(yáng)市沱江一橋于本月25日被實(shí)施爆破，不料380公斤炸藥并未讓這座“危橋”趴下。事后，當(dāng)?shù)亟煌ň趾捅乒こ倘藛T馬上尋找原因，并用機(jī)械協(xié)助處理。“我們用機(jī)械找到了受力平衡點(diǎn)，經(jīng)過(guò)三次處理，目前橋面和橋拱已按計(jì)劃坍塌。”爆破拆除危橋第9頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

緒論一、理論力學(xué)的研究對(duì)象和內(nèi)容理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的科學(xué)靜力學(xué)：研究受力物體在力系作用下的平衡；運(yùn)動(dòng)學(xué)：從幾何角度研究物體的運(yùn)動(dòng)；動(dòng)力學(xué)：研究受力物體的運(yùn)動(dòng)與作用力之間的關(guān)系。第10頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、理論力學(xué)的研究方法●通過(guò)觀察生活和生產(chǎn)實(shí)踐中的各種現(xiàn)象，進(jìn)行多次的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)分析、綜合和歸納，總結(jié)出力學(xué)的最基本的規(guī)律。●將理論力學(xué)的理論用于實(shí)踐，在解釋世界、改造世界中不斷得到驗(yàn)證和發(fā)展。

●在對(duì)事物觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)抽象化建立力學(xué)模型，形成概念，在基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)邏輯推理和數(shù)學(xué)演繹，建立理論體系。第11頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史1687年牛頓發(fā)表的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》；1900年普朗克的量子力學(xué)與1905年愛(ài)因斯坦相對(duì)論的提出。第一階段：以積累資料為主要特征；第二階段：經(jīng)典力學(xué)；第三階段：應(yīng)用力學(xué)。第12頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、學(xué)習(xí)理論力學(xué)的目的

計(jì)算機(jī)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器給定不變的角加速度，從啟動(dòng)到正常運(yùn)行所需的時(shí)間以及所需經(jīng)歷的轉(zhuǎn)數(shù)。為解決工程實(shí)際問(wèn)題打下一定的基礎(chǔ)。已知轉(zhuǎn)臺(tái)的質(zhì)量及其分布，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器到達(dá)正常運(yùn)行所需角速度時(shí)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的功率如何確定?第13頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

為學(xué)好后續(xù)力學(xué)課程做好準(zhǔn)備。第14頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ωvC有助于培養(yǎng)正確的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為今后解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題、從事科學(xué)研究工作打下基礎(chǔ)。

藝術(shù)體操運(yùn)動(dòng)員使圈高速轉(zhuǎn)動(dòng)，并在地面上向前拋出，不久圓圈可自動(dòng)返回到運(yùn)動(dòng)員跟前。我們應(yīng)該怎樣來(lái)解釋這種現(xiàn)象？圈操C第15頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、基本要求●

準(zhǔn)確地理解基本概念；●

學(xué)會(huì)一些處理理論力學(xué)問(wèn)題的基本方法。●

熟悉基本定理與公式,并能在正確條件下靈活應(yīng)用;第16頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一篇靜力學(xué)※

物體的受力分析※

力系的等效替換（或簡(jiǎn)化）※

建立各種力系的平衡條件第17頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

※

剛體和力的概念

※

靜力學(xué)公理

※

約束和約束反力※

結(jié)論與討論

※

物體的受力分析和受力圖第1章靜力學(xué)公理和物體的受力分析第18頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§1.1剛體和力的概念1.剛體的概念剛體是抽象化的力學(xué)模型理論力學(xué)研究的物體都是剛體剛體力學(xué)靜力學(xué)——?jiǎng)傮w靜力學(xué)

在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變。第19頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.力的概念

力是物體間相互的機(jī)械作用，這種作用使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。作用效應(yīng)：（1）使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變——運(yùn)動(dòng)效應(yīng)或外效應(yīng)，如位置、速度、加速度等（理力）；（2）使物體發(fā)生變形——變形效應(yīng)或內(nèi)效應(yīng)（材力）作用方式：（1）直接接觸作用；

（2）間接作用，如磁場(chǎng)、電場(chǎng)、重力場(chǎng)等。第20頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月力的三要素及其表示：力的作用線(xiàn)AF（1）力的大小，（2）力的方向，（3）力的作用點(diǎn)。力的三要素：（定位矢量或固定矢量）FF0可用一矢量表示FF=

FF0力的單位N（牛頓）、kN（千牛）第21頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月公理1力的平行四邊形規(guī)則F1F2FRFROF1F2FR=F1+F2

★作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成為一個(gè)合力。合力的作用點(diǎn)也在該點(diǎn)，合力的大小和方向，由這兩個(gè)力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線(xiàn)確定?！?-2靜力學(xué)公理A第22頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月★作用在剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡的充要條件是：這兩個(gè)力的大小相等，方向相反，且在同一直線(xiàn)上。F1F2公理2二力平衡條件AB注意：公理對(duì)于剛體的平衡是充要條件，而對(duì)變形體僅為平衡的必要條件；F1=F2公理3加減平衡力系原理★

在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用。第23頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

推理1力的可傳性

作用于剛體上某點(diǎn)的力，可以沿著它的作用線(xiàn)移到剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，并不改變?cè)摿?duì)剛體的作用。AFABFF1

F2BAF2作用于剛體上的力——滑動(dòng)矢量

推理2三力平衡匯交定理作用于剛體上三個(gè)相互平衡的力，若其中兩個(gè)力的作用線(xiàn)匯交于一點(diǎn)，則此三力必在同一平面內(nèi)，且第三個(gè)力的作用線(xiàn)必通過(guò)匯交點(diǎn)。CBOAF3F1F2F1F2F12第24頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月公理4作用與反作用定律

作用力和反作用力總是同時(shí)存在，兩力的大小相等、方向相反，沿著同一直線(xiàn)，分別作用在兩個(gè)相互作用的物體上。公理5剛化原理

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，其平衡狀態(tài)保持不變。第25頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§1-3約束和約束反力自由體——位移不受限制的物體。非自由體——位移受到限制的物體?！锛s束：對(duì)非自由體的某些位移起限制作用的周?chē)矬w稱(chēng)為約束。約束反力的方向必與該約束所能夠阻礙的位移方向相反，大小通常是未知的?！锛s束反力約束對(duì)非自由體施加的力——約束反力第26頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工程中常見(jiàn)的幾類(lèi)約束1.具有光滑接觸表面的約束●約束特征：只限制物體沿公法線(xiàn)趨向于支承面方向的運(yùn)動(dòng)●反力特征：方位：沿接觸處的公法線(xiàn)指向：指向物體（物體受壓）第27頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第28頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.柔性體約束●反力特征:方位：沿柔性體軸線(xiàn)指向：背離物體（受拉）只限制物體沿柔性體伸長(zhǎng)方向的運(yùn)動(dòng)●約束特征：第29頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第30頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月固定鉸鏈或鉸支座3.光滑圓柱形鉸鏈約束●約束特征：只限制物體沿圓柱形徑向的運(yùn)動(dòng)。不限制其軸向和繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)?！獙俟饣婕s束●約束反力特征：方位沿銷(xiāo)釘?shù)膹较蛑赶蛑赶虿欢ǎ俣▋苫ハ啻怪狈至浚┑?1頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第32頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鉸活支鉸鏈或中間鉸銷(xiāo)釘ABCFB2xFB2yBBBFB1yFB1xB第33頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月●圓柱形鉸鏈約束符號(hào)及反力表示（1）（2）中間鉸鏈簡(jiǎn)圖：中間鉸鏈反力：固定鉸鏈簡(jiǎn)圖（鉸鏈支座）：◆向心軸承約束反力被約束體約束體固定鉸鏈反力：第34頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.輥軸鉸鏈支座（可動(dòng)鉸鏈支座）●約束特征：

只限制垂直于支承面方向的運(yùn)動(dòng)?！窦s束反力特征：方位：指向：通過(guò)銷(xiāo)釘中心，垂直于支承面指向待定（常假定）第35頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第36頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月●輥軸鉸鏈支座約束符號(hào)及反力表示輥軸約束簡(jiǎn)化符號(hào)輥軸約束反力表示第37頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.雙鉸鏈剛桿（鏈桿約束）鏈桿：①兩端用光滑鉸鏈與其它物體連接的剛桿；②不計(jì)自重；③桿上無(wú)其它主動(dòng)力作用。鏈桿●約束的特點(diǎn)：只限制物體沿桿軸線(xiàn)方向的運(yùn)動(dòng)?！窦s束反力的特點(diǎn)：方位：指向：沿鏈桿的軸線(xiàn)方向（或兩鉸鏈的連線(xiàn)方向）；指向不定（通常假定）。第38頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鏈桿約束簡(jiǎn)圖鏈桿約束反力鏈桿——二力桿DCDCBAFCFDFCFDABCP？請(qǐng)問(wèn)AC、BC桿是否為二力桿第39頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

實(shí)際約束簡(jiǎn)化及反力確定第40頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

實(shí)際約束簡(jiǎn)化及反力確定第41頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

實(shí)際約束簡(jiǎn)化及反力確定第42頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§1-4物體的受力分析和受力圖

物體的受力分析確定物體受了幾個(gè)力，每個(gè)力的作用線(xiàn)位置和力的方向。主動(dòng)力與被動(dòng)力主動(dòng)力：促使物體運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，其大小和方向都已知。如重力、水壓力等。被動(dòng)力：由主動(dòng)力引起并隨其變化的力，其大小和方向都不知。如約束反力。受力圖——施力物體對(duì)研究對(duì)象的所有作用力的簡(jiǎn)圖。第43頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

CGBHEAFD在圖示的平面系統(tǒng)中，勻質(zhì)球A重G1，借本身重量和摩擦不計(jì)的理想滑輪C和柔繩維持在傾角為α的光滑斜面上，繩的一端掛著重G2的物塊B。試分析物塊B,球A和滑輪C的受力情況，并分別畫(huà)出平衡時(shí)各物體的受力圖。例題11.物塊B的受力圖。解：BDG2FD2.球A的受力圖。AEFG1FFFE第44頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.滑輪

C的受力圖。CFCFHFGIGHFHFGCGHFCxFCy表示法一表示法二

CGBHEAFD第45頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例題2圖示簡(jiǎn)支梁的自重不計(jì)，簡(jiǎn)支梁C處作用一個(gè)集中力F，試畫(huà)出簡(jiǎn)支梁AB的受力圖。FCBA解：表示法一FBFCBAFAxFAyCBAFBFFA表示法二第46頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例題3圖示平面桿系，桿BC上受集中力P1,桿AC受集中力P2，試作AC、BC兩桿的受力圖以及整體受力圖。ABCP1P2P2CAP1CBFAxFAyFCxFCyFBxFByFBxFByFAxFAy第47頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月改為力P2作用再C點(diǎn)，作AC桿(①不包括銷(xiāo)釘；②包括銷(xiāo)釘)以及BC桿的受力圖。CAFAFCBCP1P2FBxFByFACP2AFCxFCyBCP1FBxFByABCP1P2第48頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例題4圖示平面托架，在右端受一集中力P作用，試作托架的受力圖。ABCPFBxFByABCPFA如果把AC換為連桿，則托架的受力圖為。ABCPFCFBxFByAFACBCP第49頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月BAPC圖示三角拱橋，由左、右兩拱鉸接而成。設(shè)各拱自重不計(jì)，在左拱上作用有載荷P。試分別畫(huà)出左、右拱及整體的受力圖。例題5CBACPFCFBFAFC′FBFAxFAyFAxFAyPACFC′第50頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ABFFAFBABFFAyFBFAxPDBAFAxFAyFTBDBAFAxFAyFTBFNDABF(a)PDBA(b)判斷下列作圖是否正確,如果有錯(cuò)誤，請(qǐng)改正。第51頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月OFBPFAABOPNBNAAB判斷下列作圖是否正確,如果有錯(cuò)誤，請(qǐng)改正。第52頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月TETDABCDEHPCAEFCBADEFBFCP例題6我們常用的梯子的簡(jiǎn)化力學(xué)模型，梯子自重不計(jì)人在H處簡(jiǎn)化為一個(gè)集中力。試分別畫(huà)出每個(gè)物體及整體的受力圖。FBFAxFAy第53頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ABDC如圖所示，重物重G,用鋼絲繩掛在支架的滑輪B上，鋼絲繩的另一端繞在鉸車(chē)D上。桿AB與BC鉸接，并以鉸鏈A，C與墻連接。如兩桿與滑輪的自重不計(jì)并忽略摩擦和滑輪的大小，試畫(huà)出桿AB和BC以及滑輪B的受力圖。例題71.桿AB的受力圖。ABFABFCBBC解：2.桿BC的受力圖。第54頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ABDCBF2F1FBCFBAB3.滑輪B(不帶銷(xiāo)釘）的受力圖。

4.滑輪B(帶銷(xiāo)釘）的受力圖。F2F1FBxFBy第55頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CDCBPCBDAQFCAPFBxFByFCFCxFCyQFDxFDyFABFAxFAyFAFDxFDyFAxFAy圖示機(jī)構(gòu)中，當(dāng)銷(xiāo)釘C附于BC桿時(shí)，試分別畫(huà)出各桿及整體的受力圖。例題8第56頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月OCAPFAxFAyFOxFOyOBCADEPCDEFCxFCyFEBAEFBxFBy例題9試分別畫(huà)出每個(gè)物體及整體的受力圖。FBxFByFOxFOy第57頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月★畫(huà)受力圖的步驟和注意事項(xiàng)（1）步驟①確定研究對(duì)象，將其從系統(tǒng)中分離出來(lái)②畫(huà)主動(dòng)力③根據(jù)約束類(lèi)型，正確地畫(huà)上相應(yīng)的約束反力切不可單憑主觀臆想推測(cè)或簡(jiǎn)單地根據(jù)主動(dòng)力的方向去推想約束反力的方向第58頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）幾點(diǎn)注意①不要漏畫(huà)約束反力。②不要多畫(huà)力，對(duì)于畫(huà)出的每一個(gè)力應(yīng)明確其施力物體。③當(dāng)分析兩物體間的相互作用力時(shí)，要注意檢查這些力的箭頭是否符合作用力與反作用力的關(guān)系。④當(dāng)研究系統(tǒng)平衡時(shí)，在受力圖上只畫(huà)出外部物體對(duì)研究對(duì)象的作用力（外力），不畫(huà)成對(duì)出現(xiàn)的內(nèi)力。第59頁(yè)，課件共63頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論與討論1.靜力學(xué)研究作用于物體上力系的平衡。★