第1章 靜力學基礎《工程力學》教學課件

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第1章

1-1-1剛體的概念

1-1-2力的性質(zhì)

性質(zhì)1

力對物體的作用效應取決于力的三要素。

應當指出的是，力的可傳性只適用于同一剛體，即只有在研究同一剛體的平衡或運動時才是正確的。

§1-1

靜力學的基本概念

§1-1

靜力學的基本概念

性質(zhì)2兩個物體間的作用力與反作用力，總是大小相等，作用線相同，指向相反，分別作用在兩個不同的物體上。

這個性質(zhì)指出，力總是成對出現(xiàn)的，有作用力必有一反作用力，這是分析物體之間相互作用力的一條重要規(guī)律。

§1-1

靜力學的基本概念

§1-1

靜力學的基本概念

1-1-3平衡的概念

1.二力平衡原理

作用于剛體上的兩個力，使剛體處于平衡狀態(tài)的充分和必要條件是：此兩力的大小相等，方向相反，作用線沿同一直線（簡稱等值、反向、共線）。

2.加減平衡力系原理

在作用于剛體的已知力系中，增加或減去任意一平衡力系后所構成的新力系與原力系等效。

§1-1

靜力學的基本概念

§1-1

靜力學的基本概念

1-2-1力在直角坐標軸上的投影

1-2-2平面匯交力系合成的解析法

凡力系中各力作用線在同一平面且匯交于一點者稱為平面匯交力系。

§1-2平面匯交力系合成的解析計算

§1-2平面匯交力系合成的解析計算

§1-2平面匯交力系合成的解析計算

§1-2平面匯交力系合成的解析計算

1-3-1

力矩的概念

人們在實踐中知道，力除了能使物體移動外，還能使物體產(chǎn)生繞某一點的轉動。力使物體繞某一點的轉動效果，不僅與力的大小有關，還與力的作用線到這點的垂直距離有關。

§1-3力矩

§1-3力矩

§1-3力矩

§1-3力矩

1-3-2合力矩定理

按照合力的定義，一個力與一個力系等效，則稱此力為該力系的合力，該力系中的各力相應地稱為分力。顯然，各分力繞矩心

O

的轉動作用之和必然與合力對同點

O

的轉動作用等效，所以，力系有一合力時，合力對某點之矩，等于各分力對同點之矩的代數(shù)和。

§1-3力矩

1-4-1力偶和力偶矩

1.力偶的概念

在日常生活和生產(chǎn)實踐中，我們經(jīng)常會見到兩個大小相等的反向平行力作用于物體的情形。例如，汽車司機用雙手轉動方向盤，鉗工用絲錐攻螺紋，以及人們用手指擰水龍頭或用鑰匙開鎖，等等，如圖

1-13

所示。

§1-4力偶

§1-4力偶3.力偶的三要素

力偶對剛體的轉動效應取決于力偶矩的大小、力偶的轉向和力偶作用平面的方位，這三者稱為力偶的三要素。三要素中的任何一個發(fā)生了改變，力偶對剛體的轉動效應就會改變。若兩個力偶的三要素相同，則這兩個力偶彼此等效。

§1-4力偶

1-4-2力偶的性質(zhì)

性質(zhì)1力偶在任何坐標軸上的投影為零。

性質(zhì)2力偶對剛體的作用效應取決于力偶的三要素，而與作用位置無關。

推論（1）力偶可以在作用面及平行于作用面的平面內(nèi)任意搬移，而不會改變對剛體的轉動效應。

推論（2）只要保持力偶矩不變，可以任意改變力的大小和方向及力偶臂的長短，而不會改變力偶對剛體的轉動效應，如圖1-15所示。

§1-4力偶

§1-4力偶

1-4-3平面力偶系的合成

作用在剛體上同一平面內(nèi)的若干個力偶所組成的系統(tǒng)，稱為平面力偶系。

§1-4力偶定理作用在剛體上某點的力

F，可平移到剛體內(nèi)的任意一指定點，但必須同時附加一個力偶，其附加力偶矩等于原力對指定點之矩。

§1-5力的平移定理

1-6-1約束的概念

1.約束

2.約束反力

3.約束反力的方向

于是，物體的受力可以分為兩類，即主動力和約束反力，能主動地使物體運動或有運動趨勢的力，稱為主動力或載荷。例如，物體的重力，結構承受的風力、水壓力、機械零件所受的載荷等。它們的特點是其大小可以獨立地測定。一般情況下，約束反力是由主動力引起的，所以它是一種被動力。

§1-6約束與約束反力

1-6-2常見的約束類型及其約束反力的特點

1.柔索

2.光滑接觸面

3.光滑圓柱形鉸鏈

4.輥軸鉸鏈支座

5.固定端

以上只介紹了幾種常見的約束類型，但是在工程實際中連接部位的連接方式是復雜的，必須根據(jù)問題的性質(zhì)將實際約束抽象為上述相應的典型約束