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文档简介

刚体的平衡静力学的主要目标是建立一个基本理论，来管理作用在处于平衡状态的物体上的力。描述阻止物体移动的力的一个手段是自由体受力图，它使物体从周围的事物中隔离出来。在受力图中，我们展示了施加在物体上的所有力，记住牛顿第三定律告诉我们的，力是物体之间相互作用的结果。构建受力图的过程帮助我们理解系统的参数是很重要的。构建自由体受力图的部分任务的为了检查支撑结构，以便我们可以推导出应用在物体上的什么类型的力。这些力有时叫做约束力，因为它们代表支撑结构约束物体移动的方式。对这些力的另一个术语是反作用力，因为它们代表支撑结构对物体移动趋势做出反应的方式。反作用力被用来约束物体的移动，反作用力偶被用来约束物体的转动。在任何时候支撑结构的类型允许物体在特定方向移动，或者是绕着特定轴转动，那么在哪个方向将没有反作用力或力偶。我们可以为条件建立一个数学推导公式，如果物体处于精力平衡状态，那么这个公式必须满足。在我们研究作用在处于静力平衡的物体上的力之间的关系之前，让我们想象用作用在一些合适点C的等效的力偶系，来代替作用在物体上的真实的力。力R是真实力的合力，描述了在点C处合力压或拉的效果。力偶是在点C真实力的力偶之和。这个力偶描述了真实力引起的物体绕着点C转动的合趋势。为了使一个刚体处于静力平衡状态，应该使作用在物体上的力系满足合力为0，合力偶为0。设定合力和合力偶为0的最直接的方式是，实际计算所以力的合力和在任意点处力偶的和。我们接着使合矢量等于0，这样我们就得到F=0，Mc=0 1。在空间力系的事例中，力和合力偶每个有三个组成部分，因此等式1等效于下面的六个静力平衡的标量等式。Fx=0, Fy=0, Fz=0 2a Fcx=0, Fcy=0, Fcz=0 2b。对于并发系统力的平衡方程是方程式2a,b的特殊例子，可以从令点C成为并发点看出。一个求解静力平衡方程的方法，得出了反作用力和自由体受力图上显示的未知力。点C对于合力偶来说是任意的。我们一般应该选择点C沿着至少一个未知反作用力的作用线的方向，这是为了从力偶方程中消除未知力。这个过程简化了要求解的方程。简化方程的能力启发我们考虑可供选择的公式时，选择力偶是在超过一点处的合力偶。在平面力学的例子中，只有三个不寻常的静力平衡标量方程。这些方程可以从三个可供选择的公式之中获得，如下所示：(1). 在一点处的力偶等于0，在两个方向的合力等于0。这是方程2a,b的方法。(2). 在两点处的合力偶等于0，在不垂直所选两点连线方向上的合力等于0。(3). 在三
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