力的基本性質(zhì)與物體的受力分析-力及力的基本性質(zhì)（建筑力學(xué)）

第一篇力系的合成與平衡引言把同時作用在物體上的一群力，稱為力系。

力學(xué)分析中，在不改變力系對物體作用效果的前提下，用一個簡單的力系來代替復(fù)雜的力系，就稱為力系的合成（力系的簡化）。

對物體作用效果相同的力系稱為等效力系。物體在力系作用下，相對于地球靜止或做勻速直線運動，稱為平衡。平衡是物體運動的一種特殊形式。特點就是運動狀態(tài)沒有變化。

建筑力學(xué)中把運動狀態(tài)沒有變化的特殊情況稱為平衡狀態(tài)

力系的合成與平衡是進(jìn)行力學(xué)分析的基礎(chǔ)，它貫穿于整本書中。引言滿足平衡狀態(tài)的力系稱為平衡力系。

物體在力系作用下處于平衡時應(yīng)滿足的條件，稱為力系的平衡條件。在研究力系的合成和平衡問題時往往將所研究的對象視為剛體。

所謂剛體，是指在外力作用下，幾何形狀、尺寸的變化可忽略不計的物體。

剛體是實際物體理想化的模型。實際物體在力的作用下，都會產(chǎn)生不同程度的變形，但這些微小的變形，對平衡問題的研究影響很小，可以忽略不計。這樣，將會大大簡化對力系的平衡問題的研究。

第一章力的基本性質(zhì)與物體的受力分析學(xué)習(xí)目標(biāo)：力的基本性質(zhì)與物體的受力分析

1.理解力、力系、約束的概念。

2.理解靜力學(xué)公理的含義。

3.熟練常見典型約束的性質(zhì)及約束反力的確定。

4.掌握對物體和物體系統(tǒng)進(jìn)行受力分析的方法。將構(gòu)件在實際工程中所受約束歸納和抽象成理想的約束類型。重點:繪制物體的受力圖。難點:第一節(jié)力及力的基本性質(zhì)力的基本性質(zhì)一、力的概念

力是物體間相互的機(jī)械作用，這種相互作用會使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化（外效應(yīng)）或使物體發(fā)生變形（內(nèi)效應(yīng)）。實踐證明：力對物體的作用效果取決于力的三要素。力是有大小的。力的大小表明物體間相互作用的強(qiáng)弱程度。（1）力的大小力的單位是N（牛頓）或kN（千牛頓）。

1kN=1000Ｎ力的基本性質(zhì)(2)力的方向力的方向包含方位和指向。

例如，談到某鋼索拉力豎直向上時，豎直是指力的方位，向上是指力的指向。(3)力的作用點力的作用點表示兩物體間相互作用的位置。

力的作用位置實際上有一定的范圍，當(dāng)作用范圍與物體相比很小時，可以近似地看作是一個點。注意：力的三個要素中的任一要素改變時，都會對物體產(chǎn)生不同的效果。因此，在描述一個力時，必須全面表明這個力的三要素。AF力是矢量。可以用一帶箭頭的線段來表示。45o200kN1000

線段的長度（按預(yù)先選定的比例）表示力的大?。痪€段與某定直線的夾角表示力的方位，箭頭表示力的指向；帶箭頭線段的起點或終點表示力的作用點。力的基本性質(zhì)第三節(jié)物體的受力分析和受力圖

隔離體：把研究的物體從周圍物體上隔離出來，單獨畫出它的簡圖，被隔離出來的研究對象稱為隔離體。物體的受力分析在進(jìn)行力學(xué)計算時，首先要分析物體受了哪幾個力，每個力的作用位置和方向如何，哪些是已知力，哪些是未知力，這個分析過程稱為物體的受力分析。受力圖：研究其受力時，要畫出周圍物體對它的全部作用力（包括主動力和約束反力），這種表示物體受力的簡明圖形，稱為物體的受力圖。物體受力分析包含兩個步驟：取隔離體，畫受力圖。一、單個物體的受力圖

畫單個物體的受力圖：⑴首先要明確研究對象，并把該物體從周圍環(huán)境中隔離出來；⑵再把已知主動力畫在簡圖上；⑶最后根據(jù)實際情況，分別在解除約束處畫上相應(yīng)的約束反力。必須強(qiáng)調(diào)，約束反力一定要與約束的類型相對應(yīng)。物體的受力分析物體的受力分析是建筑力學(xué)的基礎(chǔ)，畫物體的受力圖也是學(xué)習(xí)建筑力學(xué)的關(guān)鍵，必須認(rèn)真對待，熟練掌握。

例1-1重量為FW的圓球，用繩索掛于光滑墻上，如圖所示。試畫出圓球的受力圖。FTAFNBWWOO切記：約束反力一定要與約束的類型相對應(yīng)物體的受力分析例1-2梁AB上作用有已知力F，梁的自重不計，A端為固定鉸支座，B端為可動鉸支座，如圖所示。試畫出梁AB的受力圖。FFFAxFAyFAOFBFBFAB物體的受力分析例1-3一水平梁AB受已知力F作用，A端是固定端支座，梁AB的自重不計，如圖所示。試畫出梁AB的受力圖。F45°ABABF45°FAxFAyMA物體的受力分析二、物體系統(tǒng)的受力圖

⑴畫物體系統(tǒng)整體的受力圖時，只須把整體作為單個物體一樣對待。

物體系統(tǒng)包含多個物體，其受力圖畫法與單個物體相同，只是研究對象可能是整個物體系統(tǒng)或系統(tǒng)的某一部分或某一物體。⑵畫系統(tǒng)的某一部分或某一物體的受力圖時，只須把研究對象從系統(tǒng)中分離出來，同時注意被拆開的聯(lián)系處，有相應(yīng)的約束反力，并應(yīng)符合作用力與反作用力公理。物體的受力分析例1-4梁AC和CD用圓柱鉸鏈C連接，并支承在三個支座上，A處是固定鉸支座，B和D處是可動鉸支座，如圖所示。試畫梁AC、CD及整梁AD的受力圖。梁的自重不計。ACBHDEF2F1ACBHDEF2F1FAxFAyFBFD物體的受力分析ACBEF2FAxFAyFBFDF1HDCFCxFCyF’CxF’Cy

⑴支座A、B、C處的反力，在不同的受力圖中應(yīng)保持一致。

⑵鉸C處的反力，應(yīng)符合作用力與反作用力公理。特別注意：物體的受力分析

當(dāng)以若干物體組成的系統(tǒng)為研究對象時，系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力稱為內(nèi)力；系統(tǒng)外的物體作用于該系統(tǒng)中各物體的力稱為外力。

?內(nèi)力對系統(tǒng)的作用效果相互抵消，因此可除去，并不影響整個系統(tǒng)的平衡。

?在整體系統(tǒng)受力圖上，內(nèi)力不必畫出，只須畫出系統(tǒng)所受的外力。

?必須指出，內(nèi)力與外力是相對的，在不同的受力圖中可以相互轉(zhuǎn)化。物體的受力分析例1-5下圖所示的三角形托架中，A、C處是固定鉸支座，B處為鉸鏈連接。各桿的自重及各處的摩擦不計。試畫出水平桿AB、斜桿BC及整體的受力圖。FACBBF’BFBFACBDFCFAyFAx物體的受力分析ACBFFAxFAyFCABFF’BOFA物體的受力分析

（1）必須明確研究對象。

畫受力圖首先必須明確要畫哪個物體的受力圖，是單個物體，還是幾個物體組成的系統(tǒng)。不同的研究對象的受力圖是不同的。

（2）正確確定研究對象受力的數(shù)目。

對每一個力都應(yīng)明確它是哪一個物體施加給研究對象的，不能憑空產(chǎn)生，也不能漏掉。（3）注意約束反力與約束類型相對應(yīng)。

每解除一個約束，就有與它相應(yīng)的約束反力作用于研究對象；約束反力的方向要依據(jù)約束的類型來畫，不能根據(jù)主動力的方向來簡單推想。另外，同一約束反力在各受力圖中假定的指向應(yīng)一致。物體的受力分析

通過以上例題的分析，畫受力圖時應(yīng)注意以下幾點：（4）

注意作用力與反作用力之間的關(guān)系。

當(dāng)分析兩物體之間的相互作用時，要注意作用力與反作用力的關(guān)系。作用力的方向一旦確定，其反作用力的方向就必須與其相反。在畫整個系統(tǒng)的受力圖時，系統(tǒng)中各物體間的相互作用力是內(nèi)力，不必畫出，只需畫出全部外力。物體的受力分析力的基本性質(zhì)二、力系的分類

(1)匯交力系

力系中各力作用線匯交于一點。

(2)力偶系

力系中各力可以組成若干力偶或力系由若干