机械课件——静力学.ppt

第一章 静力学 项目一、静力学 模块一、 静力学的基础 模块二、　平面汇交力系 模块三、 力矩和力偶 模块四、 平面任意力系的合成和分解 模块五、考虑摩擦力时物体的平衡 模块六、 空间任意力系 模块一、 静力学基本概念 任务一、力的基本概念 1．力的概念 力是物体间的相互作用，其效果是使物体的运动状态发生变化，或使物体变形。 力使物体运动状态发生变化的效应称为力的外效应，使物体产生变形的效应称为力的内效应。力是物体间的相互机械作用，力不能脱离物体而存在。 2．力的三要素 对物体作用效果取决于力的大小、方向和作用点三个要素。 力是矢量，具有大小和方向。力的单位以“牛顿”(N)或“千牛”（kN）表示。三要素中任何一个要素改变，都会使力的作用效果改变。 任务二、 静力学的基础 3．力的图示法 用有向线段能表示力的三要素，如图1.1所示，这种方法叫做力的图示法。矢量的长度按一定的比例表示力的大小，箭头的指向表示力的方向，线段的起点或终点表示力的作用点。通过作用点，沿着力的方向引出的直线，称为力的作用线。例如：小车受到100N的推力，可用下图的有向线段来表示。 力的3要素示意图 任务二 静力学基本公理 公理1：二力平衡公理 只受两个力作用的刚体，使刚体保持平衡状态的充要条件是：两力等值、反向、共线，如图所示。 刚体处于平衡状态时的受力示意图 公理2：加减平衡力系公理 在已知力系上加上或减去任一平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效应。 任务三、静力学基本公理 推论1：力的可传递原理 作用于刚体上某一点的力可沿其作用线移至刚体上的任一点，而不会改变原力系对刚体的作用效应。如图所示,力作用在刚体上A点和作用在刚体上B点效果是一样的。 力的可传递性 公理3：力的平行四边形公理 作用于物体上某一点的两个力的合力也作用于该点，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成平行四边形的对角线来确定。 任务三、静力学基本公理 推论2：三力平衡汇交定理 刚体上受同一平面内互不平行的三力作用而且相互平衡时，则此三个力的作用线汇交于一点，并在同一平面内。 公理4：作用与反作用公理 两个物体间的作用力和反作用力总是同时存在，且大小相等、方向相反、沿着同一直线（简称等值、反向、共线），分别作用在这两个物体上。 作用力与反作用力 任务四 约束与约束力 1．约束与约束力的基本概念 位移不受限制的物体称为自由体，位移受限制的物体称为非自由体。约束是指对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。而约束限制物体运动的力称为该物体的约束力。 能够使物体产生运动趋势或运动的力称为主动力，如重力、拉力、推力。而阻碍物体运动或运动趋势的力，称为被动力。约束力是阻碍物体运动的力，属被动力。 确定约束力有如下原则：(1)约束力的作用点就是约束与被约束物体的相互接触点或相互连接点；(2)约束力的方向与该约束所阻碍的运动趋势方向相反；(3)约束力的大小可采用平衡条件计算确定。 任务四、 约束与约束力 2.常见约束类型 (1)柔性体约束 工程上常见的传动带、柔软的绳索和链条等构成的约束称柔性体约束。绳索本身只能承受拉力，不能承受压力。绳索给物体的约束力也只能是拉力。由图所示，绳索对物体的约束力大小与重物相等，作用点为绳索和重物的接触点，方向沿着绳索背离物体，通常用T表示这类约束力。 柔性体约束 任务四、 约束与约束力 (2)光滑面约束 当两物体直接接触，且表面光滑，接触处摩擦力很小，可略去摩擦不计，这种光滑面构成的约束称为光滑面约束。这类约束不能限制物体沿约束表面切线的位移，只能阻碍物体沿接触面法线并向约束内部的位移。因此，光滑接触面的约束力必通过接触点，方向沿着接触面在该点的公法线并指向受力物体。这类约束力称法向力，常用N表示，如图所示。 光滑面约束 模块二 平面汇交力系 、 、 各力作用线均在同一平面内的力系，称为平面力系。若平面力系中的各力作用线都汇交于一点，则称平面汇交力系。平面汇交力系是力系中较简单的一种。如图所示起重机的挂钩，受到T1、T2、T3的作用，三力的作用线在同一平面内且汇交于一点。本节将采用几何法和解析法研究平面汇交力系的合成和平衡问题。 任务一 平面汇交力系合成的几何法 、 、 如图a所示，刚体上有平面汇交力系F1、F2、F3，各力作用线汇交于A点，现用几何法求力系的合力。为此，可连续应用力的三角形法则，将这些力依次相加，便可求出合力的大小和方向。 在图b中，先将F1与F2合成一合力R12，再将R12与F3合成R，R的作用