1)静力学公理.ppt

第一篇静力学 静力学 静力学 是研究物体在力系作用下的平衡条件的科学 引言 力 是物体间相互的机械作用 这种作用可以改变物体的机械运动状态 力的三要素 大小 方向 作用点 力系 是指作用于物体上的一群力 力的效应 1 运动效应 外效应 2 变形效应 内效应 静力学中一般忽略力的变形效应 因为所研究的物体都是刚体 刚体 是指物体在力的作用下 其内部任意两点之间的距离始终保持不变 即大小和形状都不变的物体 平衡 是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动 平衡是机械运动的特殊情况 静力学 静力学 第一章静力学公理和物体的受力分析 1 1静力学公理 第一章静力学公理 静力学 公理 是人们在生活和生产实践中长期积累的经验总结 又经过实践反复检验 被确认是符合客观实际的最普遍 最一般的规律 通向公理 无逻辑之路 全靠人的直觉与经验 公理一力的平行四边形法则 静力学 作用于物体上同一点的两个力可以合成一个合力 此合力也作用于该点 合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定 合力矢等于这两个力矢的几何和 作用 力系简化规则 适用 任何物体 刚体 变形体 第一章静力学公理 静力学 公理二二力平衡条件 作用于同一刚体上的两个力 同体 使此刚体保持平衡的充分必要条件是 等大 反向 共线 作用 适用 最基本平衡条件 同一刚体 多体 变形体 第一章静力学公理 第一章静力学公理 静力学 例题1 1 若不计重力 确定B C两点的受力方向 二力构件 只在两个力作用下平衡的构件 二力构件所受的两个力必定沿两力作用点的连线 且等大 反向 与构件的形状无关 第一章静力学公理 静力学 公理三加减平衡力系原理 在已知力系上加上或减去任意平衡力系 不改变原力系对刚体的作用 作用 力系等效替换与简化 适用 同一刚体 第一章静力学公理 静力学 推论一力的可传性 作用于刚体上的力可以沿其作用线移到同一刚体内的任意一点 而不改变该力对刚体的作用 作用 力系等效替换与简化 适用 同一刚体 对于刚体 力的三要素为 大小 方向和作用线 滑动矢量 作用于刚体上的力是 第一章静力学公理 静力学 推论二三力平衡汇交定理 刚体受三力作用而平衡 若其中两个力的作用线汇交于一点 则此三力必共面 且第三个力的作用线通过汇交点 平行力系是三力平衡汇交定理的特殊情况 力在无穷远处汇交 第一章静力学公理 静力学 判断重杆对圆轮作用力及杆端B处作用力方向 例题1 2 作用 适用 受力分析中判断力的方向 同一刚体 受三力作用 且其中两个力交点已知 第一章静力学公理 静力学 公理四作用和反作用定律 作用力和反作用力总是等大 反向 共线且同时存在的 它们分别作用在两个相互作用的物体上 异体 作用 适用 多体受力分析 任何物体 刚体 变形体 第一章静力学公理 静力学 公理五刚化原理 变形体在某一力系作用下处于平衡 如将此变形体转化为刚体 其平衡状态保持不变 作用 提供了用刚体模型研究变形体平衡的依据 适用 第一章静力学公理 静力学 1 2约束和约束力 自由体 位移不受限制的物体 非自由体 位移受到限制的物体 约束 对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体 约束力 约束对非自由体的作用力 主动力 使物体产生运动或运动趋势的力 第一章静力学公理 静力学 约束力的特点 一 大小一般是未知的二 方向必定与约束所阻碍的位移方向相反三 作用于物体与约束接触的那一点 第一章静力学公理 静力学 约束类型和约束力方向的确定 一 具有光滑接触表面的约束 作用点 作用线 指向 接触点处 接触表面公法线 被约束物体 第一章静力学公理 静力学 二 柔索类约束 作用点 接触点处 作用线 沿柔索 指向 背离物体 滑轮 带轮 沿轮缘的切线方向 第一章静力学公理 静力学 三 光滑铰链约束 1 向心轴承 作用线必垂直于轴线并通过轴心 第一章静力学公理 静力学 2 圆柱铰链 第一章静力学公理 静力学 3 固定铰链支座 向心轴承 圆柱铰链和固定铰链支座 一般都无法预先确定力的方向 而以通过轴心的两个大小未知的正交分力来表示 第一章静力学公理 静力学 四 滚动支座 约束力必垂直于支承面 且通过铰链中心 第一章静力学公理 静力学 1 3物体的受力分析和受力图 受力分析 确定物体受了几个力 并分析每个力的作用位置和作用方向 步骤 1 明确研究对象 取分离体 2 画主动力 一般已知 3 在接触处画约束力 一般未知 确定方位 假定指向 第一章静力学公理 静力学 例题1 3 不计AB杆自重 画出整体及各构件受力图 第一章静力学公理 静力学 不计杆自重 画整体及各构件的受力图 例题1 4 第一章静力学公理 静力学 例题1 5 不计自重 画各构件受力图 若力F作用于铰链C 画出受力图 思考 第一章静力学公理 静力学 不计自重 画各构件受力图 例题1 6 第一章静力学公理 静力学 不计杆与滑轮重量 画各构件受力图 判断A E两点力的方向能否确定 如确定 画出该力 如不能 说明理由 例题1 7 第一章静力学公理 静力学 注意点 1 力的数量 除重力 电磁力外 物体之间只有通过接触才有相互机械作用 要分清研究对象与周围哪些物体相接触 接触处一般都有约束力 对于受力体所受的每一个力 都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的 第一章静力学公理 静力学 同一系统的各受力图必须整体与局部一致 即系统某处的约束力方向一旦设定 在整体 局部或单个物体的受力图上都要与之保持一致 此外 在分析两物体之间的作用力与反作用力时要注意 作用力的方向一旦确定 反作用力的方向一定要与之相反 并用上标注明 2 力的方向 第一章静力学公理 静力学 3 局部各构件的受力图上不能带约束 除研究对象 分离体 以外的周围约束 都不应该画出 而要以约束力代替 整体的受力图则可以不必去约束 在原图中画出即可 4 受力图上只画外力 不画内力 一个力属于外力还是内力 根据研究对象的不同有可能不同 当物体系统拆开来分析时 原系统的部分内力 就成为新研究对象的外力 第一章静力学公理 静力学 首先判断系统的哪些构件属于二力构件 画出它们的受力图 再分析其他受力较复杂的构件 5 优先画出二力构件 6 合理使用三力平衡汇交定理 如果系统只受三个力的作用 且其中两个力的方向已知 则优先使用该定理判断第三个力的方向 如果受力超过三个 则该定理不适用 第一章静力学公理 静力学 7 部分销钉需要单独作受力分析 当某处的销钉受到三