静力学基本概念和物体的受力分析课件.ppt
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1、第二章第二章 静力学基本概念和物体的受力分析静力学基本概念和物体的受力分析静力学的基本概念和受力分析静力学:静力学:研究物体的受力分析、力系的等效替换(或简化)、研究物体的受力分析、力系的等效替换(或简化)、建立各种力系的平衡条件的科学建立各种力系的平衡条件的科学 1 1、物体的受力分析物体的受力分析:分析物体(包括物体系)受:分析物体(包括物体系)受哪些力,每个力的作用位置和方向,并画出物体的受力哪些力,每个力的作用位置和方向,并画出物体的受力图图 2 2、力系的等效替换(或简化)力系的等效替换(或简化):用一个简单力系等效:用一个简单力系等效代替一个复杂力系代替一个复杂力系 3 3、建立各
2、种力系的平衡条件建立各种力系的平衡条件:建立各种力系的平衡:建立各种力系的平衡条件,并应用这些条件解决静力学实际问题条件,并应用这些条件解决静力学实际问题 2-1 静力学的基本概念静力学的基本概念2静力学的基本概念和受力分析 力力:物体间相互的机械作用,作用效果使物体的机械运动状态发:物体间相互的机械作用,作用效果使物体的机械运动状态发生改变生改变 力系力系:一群力:一群力.平衡平衡:物体相对惯性参考系(如地面)静止或作匀速直线运动:物体相对惯性参考系(如地面)静止或作匀速直线运动几个基本概念几个基本概念 刚体:在力的作用下,其内部任意两点间的距离始终保持不变的刚体:在力的作用下,其内部任意两
3、点间的距离始终保持不变的物体物体.力的三力的三要素:大小、方向、作用点要素:大小、方向、作用点平面汇交(共点)力系平面汇交(共点)力系平面平行力系平面平行力系平面力偶系平面力偶系平面任意力系平面任意力系空间汇交(共点)力系空间汇交(共点)力系空间平行力系空间平行力系空间力偶系空间力偶系空间任意力系空间任意力系力是矢量力是矢量3静力学的基本概念和受力分析思考:1、说明下列式子和文字的意义和区别:、说明下列式子和文字的意义和区别:力力 等效力等效力 2、试区别、试区别 和和 两个等式代表两个等式代表 的意义。的意义。4静力学的基本概念和受力分析公理公理1 1 力的平行四边形法则力的平行四边形法则
4、作用在物体上同一点的两个力,可以合成为一个合力。作用在物体上同一点的两个力,可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点,合力的大小和方向,由这两个力为合力的作用点也在该点,合力的大小和方向,由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定,如图所示。边构成的平行四边形的对角线确定,如图所示。合力合力(合力的大小与方向合力的大小与方向)()(矢量的和矢量的和)亦可用力三角形求得合力矢亦可用力三角形求得合力矢静力学公理静力学公理5静力学的基本概念和受力分析思考:试区别试区别 和和 两个等式代表两个等式代表 的意义。的意义。6静力学的基本概念和受力分析 公理公理2 2 二力平衡条件二力平衡条件 使使刚体平衡
5、的充分必要条件刚体平衡的充分必要条件最简单力系的平衡条件最简单力系的平衡条件 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: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:这两个力的大小相等,方向相反,且作用在同一直线上。这两个力的大小相等,方向相反,且作用在同一直线上。7静力学的基本概念和受力分析公理公理3 3 加减平衡力系原理加减平衡力系原理推理推理1 力的可传性力的可传性 作用在刚体上的力是滑动矢量,力的三要素为大小、方向和作用线作用在刚体上的力是滑动矢量,力的三要素为大小、方向和作用线 在已知力系上加上或减去任意的平衡力系,并不改变原力系对在已知力系上加上或减去任意的
6、平衡力系,并不改变原力系对刚体的作用。刚体的作用。作用于刚体上某点的力,可以沿着它的作用线移到刚体内任意一作用于刚体上某点的力,可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点,并不改变该力对刚体的作用。点,并不改变该力对刚体的作用。8静力学的基本概念和受力分析推理推理2 2 三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理 作用于刚体上三个相互平衡的力,若其中两个力的作作用于刚体上三个相互平衡的力,若其中两个力的作用线汇交于一点,则此三力必在同一平面内,且第三个力用线汇交于一点,则此三力必在同一平面内,且第三个力的作用线通过汇交点。的作用线通过汇交点。9静力学的基本概念和受力分析公理公理4 4 作用和反作用定律作用和反
7、作用定律 作用力和反作用力总是同时存在,同时消失,等值、作用力和反作用力总是同时存在,同时消失,等值、反向、共线,作用在相互作用的两个物体上反向、共线,作用在相互作用的两个物体上 在画物体受力图时要注意此公理的应用在画物体受力图时要注意此公理的应用10静力学的基本概念和受力分析公理公理5 5 刚化原理刚化原理柔性体(受拉力平衡)柔性体(受拉力平衡)刚化为刚体(仍平衡)刚化为刚体(仍平衡)反之不一定成立反之不一定成立刚体(受压平衡)刚体(受压平衡)柔性体(受压不能平衡)柔性体(受压不能平衡)变形体变形体在某一力系作用下处于平衡,如将此变形体刚化为刚体,在某一力系作用下处于平衡,如将此变形体刚化为
8、刚体,其平衡状态保持不变其平衡状态保持不变.11静力学的基本概念和受力分析思考:思考:为什么说二力平衡条件、加减平衡力系原理和力的可为什么说二力平衡条件、加减平衡力系原理和力的可传性只能适用于刚体?传性只能适用于刚体?12静力学的基本概念和受力分析约束约束:对非自由体的位移起限制作用的物体。对非自由体的位移起限制作用的物体。约束力约束力:约束对非自由体的作用力。约束对非自由体的作用力。约约束束力力大小大小待定待定方向方向与该约束所能阻碍的位移方向相反与该约束所能阻碍的位移方向相反作用点作用点接触处接触处2-2 2-2 约束和约束力约束和约束力自由体:自由体:位移不受限制的物体。如飞行中的飞机等
9、。位移不受限制的物体。如飞行中的飞机等。非自由体:非自由体:位移受到限制的物体。如重物由钢索吊住等。位移受到限制的物体。如重物由钢索吊住等。13静力学的基本概念和受力分析工程中常见的约束工程中常见的约束1 1、具有光滑接触面(线、点)的约束(光滑接触约束)、具有光滑接触面(线、点)的约束(光滑接触约束)14静力学的基本概念和受力分析光滑接触面约束15静力学的基本概念和受力分析 光滑支承接触对非自由体的约束力,光滑支承接触对非自由体的约束力,作用在接触作用在接触处处;方向沿接触处的公法线并指向受力物体方向沿接触处的公法线并指向受力物体,故称为,故称为法向约束力,用法向约束力,用 表示表示16静力
10、学的基本概念和受力分析2 2、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束柔柔索只能受拉力,又称张力索只能受拉力,又称张力.用用 表示表示17静力学的基本概念和受力分析柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向,为拉力胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向,为拉力18静力学的基本概念和受力分析 3 3、光滑铰链约束(径向轴承、圆柱铰链、固定铰链、光滑铰链约束(径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等)支座等)(1 1)径向轴承(向心轴承)径向轴承(向心轴承)约束特点:约束特点:轴在轴承孔内,轴为非自由体、轴
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