工程力学第1讲 静力学基本概念和公理.ppt

1 静力学 工程力学 第一章静力学基础和物体的受力分析 2 1 1静力学基本概念 第一章静力学基础和物体的受力分析 目录 1 2静力学公理 3 教学内容 静力学公理 力的基本概念 教学要求 1 了解平衡的概念以及静力学公理 2 理解力的基本概念及其性质 重点 基本性质 概念的具体应用 难点 基本性质 概念的具体应用 学时安排 1 4 力的单位 国际单位制 牛顿 N 千牛顿 kN 一 力的概念 1 定义 力是物体间的相互机械作用 这种作用可以改变物体的运动状态或使物体发生变形 2 力的效应 运动效应 外效应 变形效应 内效应 3 力的三要素 大小 方向 作用点 1 1静力学基本概念 EngineeringMechanics 5 4 力系 是指作用在物体上的一群力 平衡力系 物体在力系作用下处于平衡 平面力系 诸力作用线位于同一平面的力系 空间力系 诸力作用线不在同一平面的力系 汇交力系 作用线汇交于一点的力系 平行力系 作用线相互平行的力系 任意力系 作用线既不完全汇交于一点 也不完全平行的力系 力偶系 全部由力偶组成的力系 等效力系 分别作用在同一物体上的效应相同的两个力系 是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态 二 刚体的概念 就是在力的作用下 大小和形状都不变的物体 三 平衡的概念 1 1静力学基本概念 EngineeringMechanics 6 公理 是人类经过长期实践和经验而得到的结论 它被反复的实践所验证 是无须证明而为人们所公认的结论 公理1二力平衡公理 作用于刚体上的两个力 使刚体平衡的必要与充分条件是 这两个力大小相等 F1 F2 方向相反F1 F2作用线共线 作用于同一个物体上 1 1静力学公理 EngineeringMechanics 7 说明 对刚体来说 上面的条件是充要的 二力体 只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体 对变形体来说 上面的条件只是必要条件 或多体中 二力杆 1 1静力学公理 EngineeringMechanics 8 在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系 并不改变原力系对刚体的作用 推论1 力的可传性 作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一点 而不改变该力对刚体的效应 因此 对刚体来说 力作用三要素为 大小 方向 作用线 公理2加减平衡力系原理 1 1静力学公理 EngineeringMechanics 1 9 刚体受三力作用而平衡 若其中两力作用线汇交于一点 则另一力的作用线必汇交于同一点 且三力的作用线共面 必共面 在特殊情况下 力在无穷远处汇交 平行力系 公理3力的平行四边形法则 作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力 此合力也作用于该点 合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示 推论2 三力平衡汇交定理 F2 F1 R 1 1静力学公理 EngineeringMechanics 10 公理4作用力和反作用力定律 等值 反向 共线 异体 且同时存在 证 为平衡力系 也为平衡力系 又 二力平衡必等值 反向 共线 三力必汇交 且共面 例 吊灯 1 1静力学公理 EngineeringMechanics 11 公理5刚化原理 变形体在某一力系作用下处于平衡 如将此变形体变成刚体 刚化为刚体 则平衡状态保持不变 公理5告诉我们 处于平衡状态的变形体 可用刚体静力学的平衡理论 1 1静力学公理 EngineeringMechanics 12 两个概念 力 定义 效应外效应 运动状态变化 理力 内效应 形状变化 材力 刚体 定义 刚 与 钢 不同 力的三要素 大小 方向 作用线 EngineeringMechanics 总结1 13 公理一 二力平衡公理 公理二 加减平衡力系公理 推论