机械基础第二章

机械基础课程电子教案

2.1力的基础知识

2.2力矩和力偶

3.3平衡方程及应用简介

目录

本章内容提要力的概念与基本性质。约束及约束反力。物体的受力分析及画受力图。力矩与力偶的概念。力系与力偶系的平衡条件。本节导读教学目的和要求理解力的概念与基本性质。了解约束和约束反力。力矩和力偶的概念。了解力系和力偶系的平衡条件。教学重点和难点静力学基本公理，平衡物体的受力分析及画受力图。一、力的定义1、力：力是物体间的相互作用，这种作用使物体的运动状态和形状发生改变。力使物体的运动状态发生改变的效应，称为力的外效应；使物体的形状发生改变的效应，称为力的内效应2、力的三要素力的大小、方向和作用点称为力的三要素

2.1力的基本性质力的任一要素的改变，都将改变其作用效果，因此，力是矢量，用黑体字母（如F）表示，对应的白体字母表示其大小，力的大小以牛顿（N）为单位。3、力的图示法力在图中用有向线段AB表示：线段的长度代表其大小；线段所在的直线为力的作用线，箭头代表力的方向；线段的起点表示力的作用点。

。2.1力的基本质性4、力系力系的概念作用在物体上的一群力称为力系力系的等效力系的等效是指两个力系对同一刚体的作用效果相同。等效的两个力系可以互相代替。

合力与分力若一力与一力系等效，则此力称为该力系的合力，力系中各力称为此力的分力。2.1力的基本性质二、静力学的基本公里公理一（二力平衡原理）作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上（即两力等值、反向、共线）。只受二个力的作用而保持平衡的刚体称为二力体。2.1力的基本性质公理二（力的平衡四边形法则）作用在物体上同一点的两个力，可以按平行四边形法则合成一个合力。此合力也作用在该点，其大小和方向由这两力为边构成的平行四边形的主对角线确定。

公理三（作用和反作用定律）任意两个相互作用物体之间的作用力和反作用力R＝F1＋F2

2.1力的基本性质同时存在。这两个力大小相等，作用线相同而指向相反分别作用在这两个物体上。（注意和二力平衡的区别）

4）性质四（力的可传性）作用在刚体的力，可沿其作用线任意移动其作用点而保持它原来对刚体的作用效果.2.1力的基本性质三、约束和约束反力在分析物体的受力情况时，常将力分为给定力（已知力，如重力、磁力、流体压力、弹簧弹力和某些作用在物体上的已知力）和约束反力。（一）约束和约束反力1、约束对物体运动起限制作用的其他物体称为约束物，简称约束。2、约束反力约束对被约束物体的力称为约束反力。2.1力的基本性质约束力的方向与该约束所能限制的运动方向相反。约束反力的大小需由平衡条件求出。（二）常见的约束类型1）光滑接触表面约束两物体的接触表面非常光滑，摩擦可忽略不计时，即属于光滑表面约束。约束反力作用在接触点，方向沿接触表面的公法线并指向受力物体。2.1力的基本性质2）柔性约束由柔软的绳索、链条等构成的约束（假设其不可伸长）称为柔性约束。其约束力为拉力，作用在接触点，方向沿绳索背离物体。2.1力的基本性质3）光滑鉸链约束固定铰链支座约束物与被约束物以光滑圆柱面相联接。其中一个为约束物，另一个为被约束物，约束物不动时，称为固定铰链支座，简称固定支座。约束力为过接触点K沿径向的压力，由于接触点在圆周上的位置不能预先确定，因此，通常用两个相互垂直的分力代替。如下图：活动铰链支座它为一种复合约束，约束反力的方向与支承面垂直。5）固定端约束6）二力体二力体为一种复合约束。工程上常见的二力体是指两端有鉸链且自重不计的拉杆或压杆。二力体对被约束物的约束反力的作用线与二力体所受两力作用点的連线重合2.1力的基本性质四物体受力分析和受力图受力分析就是研究某个物体受到的力，并分析这些力的三要素。画受力图的一般步骤：1、认定研究对象，并画出隔离体2、画出已知力。3、分析并画约束反力。2.1力的基本性质一、力矩

§2-2力矩和力偶1、力矩的概念力的大小F与力臂d的乘积称为力矩。规定：力使物体绕矩心逆转为正；顺转为负要点:☉力过矩心，力矩为零。☉力为零，力矩为零。☉力沿力线在刚体内移动，力矩不变。2.2力矩和力偶2、合力矩定理平面汇交力系的合力对于平面内任一点之矩等于所有各力对该点之矩的代数和。即：二、力偶1、力偶的概念等值、反向的两个平行力构成力偶。2、力偶三要素2.2力矩和力偶力偶矩的大小、转向、力偶作用面称为力偶三要素。说明：力、力偶为静力学两个基本物理量。3、力偶矩规定：逆时针转向的力偶矩为正，顺转为负。4、力偶性质☉力偶无矩心2.2力矩和力偶☉力偶无合力☉等效力偶可以互换2.2力矩和力偶如果刚体处于平衡，则必须满足作用于刚体上的合力矢等于零。合力偶等于零。即2.3平衡方程及其应用小结平面汇交力系的简化平面汇交力系的平衡力矩和力偶的概念力偶的特性力偶系的平衡及平衡方程的应用作业练习册