理论力学复习总结(知识点)
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理论力学下知识点总结一、静力学1. 作用力和反作用力作用力是指物体之间相互作用的力,它是使物体产生变化的原因。
而反作用力是作用力的作用对象对作用力的作用体产生的一种力,大小相等、方向相反。
2. 牛顿定律牛顿第一定律:一个物体如果受到平衡力的作用,将保持原来的状态,即匀速直线运动或静止状态。
牛顿第二定律:一个物体所受的合外力等于它的质量与加速度的乘积,即F=ma。
牛顿第三定律:相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力大小相等、方向相反。
3. 力的分解在斜面上,对一个斜面上的物体,可以将它的重力分为垂直于斜面的力和平行于斜面的力,然后分解力的作用,得到物体的加速度和受力情况。
4. 力矩力矩是力偶对物体的作用引起的旋转效果,是物体受力的结果。
力矩的大小等于力乘以力臂的长度,方向垂直于力和力臂所在平面。
二、动力学1. 动量和冲量动量是物体运动时固有的属性,它等于物体的质量乘以速度。
而冲量是力对物体加速度的积分,是描述力的作用效果的物理量。
牛顿第二定律可以表示为动量定理:FΔt=Δp。
2. 动能和动能定理动能是物体运动时所具有的能量,它等于物体的质量乘以速度的平方再乘以1/2。
动能定理表明外力对物体做功,使得物体的动能发生改变。
动能定理可以表示为W=ΔK。
3. 力和功功是力对物体做的功,它等于力乘以位移,力与位移方向一致时做正功,反之做负功。
功可以用来表示物体的动能的变化。
4. 动量守恒定律动量守恒定律指的是在一个封闭系统中,如果系统内部没有受到外力的作用,系统内部各个物体的总动量保持不变。
5. 动能守恒定律动能守恒定律指的是在一个封闭系统中,如果系统内部没有受到非弹性碰撞和外力的作用,系统内部各个物体的总动能保持不变。
三、运动学1. 加速度和速度加速度是物体运动过程中速度变化的快慢程度的物理量,它等于速度的变化量除以时间。
速度是物体在单位时间内移动的距离。
在直线运动中,加速度可以表示为v=at。
2. 弹性碰撞和非弹性碰撞在弹性碰撞中,碰撞前后物体的总动能保持不变;而在非弹性碰撞中,碰撞前后物体的总动能发生改变,一部分能量转化为其他形式。
理论力学知识点理论力学是一门研究物体机械运动一般规律的科学,它为后续的材料力学、结构力学等课程奠定了基础。
以下是理论力学中的一些重要知识点。
一、静力学静力学主要研究物体在力系作用下的平衡问题。
(一)力的基本概念力是物体之间的相互作用,它具有大小、方向和作用点三个要素。
力的单位是牛顿(N)。
(二)力系的简化力系是指作用在物体上的一群力。
通过力的平移定理,可以将一个复杂的力系简化为一个合力和一个合力偶。
(三)受力分析对物体进行准确的受力分析是解决静力学问题的关键。
要明确研究对象,画出其受力图,注意区分内力和外力,主动力和约束力。
(四)平面力系的平衡条件平面任意力系的平衡条件是:力系中各力在两个坐标轴上投影的代数和分别为零,以及各力对平面内任一点之矩的代数和为零。
(五)摩擦摩擦力是阻碍物体相对运动或相对运动趋势的力。
要了解静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力的特点及计算方法。
二、运动学运动学研究物体的运动而不考虑引起运动的原因。
(一)点的运动学描述点的运动有矢量法、直角坐标法、自然法等。
要掌握速度、加速度的计算方法。
(二)刚体的简单运动刚体的平动和定轴转动是常见的简单运动。
平动时,刚体上各点的运动轨迹、速度和加速度相同;定轴转动时,要了解角速度、角加速度以及转动刚体上各点的速度和加速度的计算。
(三)点的合成运动将一个点的运动分解为相对于不同参考系的运动,利用速度合成定理和加速度合成定理来求解。
(四)刚体的平面运动可以将刚体的平面运动分解为随基点的平动和绕基点的转动。
通过基点的选择,求解平面运动刚体上各点的速度和加速度。
三、动力学动力学研究物体的运动与作用在物体上的力之间的关系。
(一)牛顿运动定律牛顿第一定律揭示了惯性的本质;牛顿第二定律给出了力与加速度之间的定量关系;牛顿第三定律说明了力的相互作用性质。
(二)动量定理物体的动量在一段时间内的变化等于作用在物体上的冲量。
(三)动量矩定理对于绕定轴转动的刚体,动量矩定理可以用来分析其转动状态的变化。
理论力学单元知识点总结1. 受力分析力是物体间相互作用的结果,有多种类型的力,如重力、弹力、摩擦力、拉力等。
受力分析是力学研究的基础,通过对物体受到的不同力的分析,可以确定物体的受力情况,从而进一步研究物体的运动规律。
2. 牛顿定律牛顿定律是力学研究的基本原理,包括牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律。
牛顿第一定律表明物体在不受外力作用时保持匀速直线运动或静止状态;牛顿第二定律表明物体的加速度与作用在它上面的净力成正比,反向与物体的质量成反比;牛顿第三定律表明任何两个物体之间的相互作用力大小相等、方向相反。
3. 运动学运动学是研究物体的运动轨迹、速度和加速度等参数的学科。
通过运动学的研究,可以获取物体在受力作用下的运动规律,包括匀速直线运动、变速直线运动、曲线运动等不同类型的运动规律。
4. 动力学动力学是研究物体受力作用下的运动规律的学科。
在受到外力作用时,物体的速度和加速度会发生变化,动力学通过对受力物体的运动状态和力的关系进行研究,揭示了物体在受力作用下的运动规律。
5. 势能和势能守恒势能是物体由于位置或状态而具有的能量,包括重力势能、弹性势能、化学势能等不同类型的势能。
势能守恒是指在不受非保守力(如摩擦力、拉力)作用时,系统的总机械能(动能和势能之和)保持不变。
势能的研究对于理解物体在受力作用下的运动规律具有重要意义。
6. 动能和动能守恒动能是物体由于速度而具有的能量,物体的动能与速度的平方成正比。
动能守恒是指在不受非保守力(如摩擦力、拉力)作用时,系统内的动能保持不变。
动能的研究对于理解物体在受力作用下的运动规律具有重要意义。
7. 力的合成与分解力的合成是指将多个力合成为一个合力的过程,力的分解是指将一个力分解为多个分力的过程。
通过力的合成与分解,可以对受力物体的受力情况进行分析,进一步研究物体的运动规律。
8. 圆周运动圆周运动是物体在圆周轨道上的运动规律,包括匀速圆周运动和变速圆周运动两种类型。
理论力学知识点总结理论力学是物理学中的一个重要分支,研究物体的运动规律和受力情况。
其基础在于牛顿力学,也称为经典力学。
本文将总结理论力学领域中的一些重要知识点,包括牛顿定律、动量、能量等概念。
1. 牛顿定律牛顿定律是理论力学的基石,共分为三个定律。
第一定律也称为惯性定律,描述了物体的运动状态。
它指出,任何物体都保持静止或匀速直线运动,除非有外力作用于它。
第二定律是物体的运动状态与作用在其上的力成正比的关系。
其公式为F = ma,其中F为物体所受力,m为物体的质量,a为物体的加速度。
第三定律是作用力和反作用力总是成对存在的。
这些定律对于解释物体的运动行为和相互作用提供了基础。
2. 动量动量是物体运动的重要物理量,定义为物体质量与速度的乘积。
动量为矢量量,方向与速度方向一致。
动量的变化率等于作用在物体上的力。
这一关系可以表示为F = dp/dt,其中F为物体的受力,p为物体的动量,t为时间。
动量在碰撞、运动和相互作用等情况下起着重要的作用,也是守恒定律的基础之一。
3. 动能和势能动能是物体运动时具有的能量形式,定义为物体质量与速度平方的乘积的一半。
动能可以表示为K = 1/2 mv^2,其中m为物体质量,v为物体速度。
动能与物体的质量和速度平方成正比,是运动状态的指示器。
势能是与物体位置有关的能量,通常体现为引力和弹性力。
势能是因物体在某一位置而具有的能量,可以转化为动能,也可以从动能转化为势能,满足能量守恒定律。
4. 转动理论力学不仅研究物体的直线运动,还涉及到了转动的问题。
刚体的转动是指刚体绕固定轴线旋转的运动。
转动的物理量包括角位移、角速度和角加速度。
角位移表示物体绕轴线旋转的角度,角速度是单位时间内角位移的变化率,角加速度是单位时间内角速度的变化率。
转动存在着转动惯量、角动量、角动量守恒和角动量定理等重要概念。
5. 平衡在理论力学中,平衡是指物体处于静止或匀速直线运动的状态。
平衡可以分为静平衡和动平衡。
理论力学知识点大总结理论力学是研究物体运动规律以及物体如何受到力的影响的科学。
它是物理学的一个重要分支,对于了解自然界的运动规律有着重要的意义。
在这篇文章中,我们将对理论力学的各个知识点进行大总结,包括牛顿运动定律、动力学、角动量、能量守恒定律等内容。
牛顿运动定律牛顿运动定律是理论力学的基础,它由英国物理学家艾萨克·牛顿在17世纪提出,对于描述物体运动的规律有着重要的作用。
牛顿的三大运动定律如下:第一定律:一个物体如果没有受到外力的作用,它将保持静止或匀速直线运动的状态。
第二定律:物体的加速度与作用在其上的合外力成正比,与物体的质量成反比。
描述物体的加速度与所受力的关系。
第三定律:如果物体A受到物体B的作用力,物体B也会受到物体A相同大小、方向相反的作用力。
描述物体之间的相互作用。
动力学动力学是研究物体运动规律的一门学科,它包括了物体的运动学和动力学两个方面。
运动学研究物体的运动状态,包括位置、速度、加速度等;而动力学则研究物体受到的力的影响,以及力与运动之间的关系。
动力学的关键概念包括合力、牛顿第二定律、惯性系、加速度等。
角动量角动量是研究物体围绕某个固定点进行转动的性质,它是力学中的一个重要概念。
角动量的大小与物体的质量、速度、旋转半径相关,它的方向由右手定则确定。
根据角动量守恒定律,系统的总角动量在没有外力作用下保持不变。
角动量在自然界的许多现象中都有着重要的作用,比如行星公转、自转、陀螺的转动等。
能量守恒定律能量守恒定律是理论力学中的重要定律之一,它表明在一个封闭系统中,系统的能量总和保持不变。
能量可以互相转化,但总能量保持不变。
能量守恒定律描述了在热力学、电磁学、核物理等领域中广泛存在的能量转化现象,对于解释自然现象具有重要的意义。
碰撞碰撞是理论力学中研究物体在相互作用下发生的瞬间现象,它是一个重要的研究对象。
根据碰撞的性质,可以将碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞两种类型。
弹性碰撞中动能守恒,而非弹性碰撞中动能不守恒,部分能量转化为其他形式。
第一章静力学公理和物体的受力分析1.静力学是研究物体在力系作用下的平衡条件的科学。
2.静力学公理公理1 二力平衡公理:作用于刚体上的两个力,使刚体保持平衡的必要和充分条件是:这两个力大小相等、方向相反且作用于同一直线上。
F=-F’工程上常遇到只受两个力作用而平衡的构件,称为二力构件或二力杆。
公理2 加减平衡力系公理:在作用于刚体的任意力系上添加或取去任意平衡力系,不改变原力系对刚体的效应。
推论力的可传递性原理:作用于刚体上某点的力,可沿其作用线移至刚体内任意一点,而不改变该力对刚体的作用。
公理3 力的平行四边形法则:作用于物体上某点的两个力的合力,也作用于同一点上,其大小和方向可由这两个力所组成的平行四边形的对角线来表示。
推论三力平衡汇交定理:作用于刚体上三个相互平衡的力,若其中两个力的作用线汇交于一点,则此三个力必在同一平面内,且第三个力的作用线通过汇交点。
公理4 作用与反作用定律:两物体间相互作用的力总是同时存在,且其大小相等、方向相反,沿着同一直线,分别作用在两个物体上。
公理5 钢化原理:变形体在某一力系作用下平衡,若将它钢化成刚体,其平衡状态保持不变。
对处于平衡状态的变形体,总可以把它视为刚体来研究。
3.约束和约束力限制非自由体某些位移的周围物体,称为约束。
约束对非自由体施加的力称为约束力。
约束力的方向与该约束所能阻碍的位移方向相反。
1.柔性体约束2.光滑接触面约束3.光滑铰链约束4.物体的受力分析和受力图画物体受力图时,首先要明确研究对象(即取分离体)。
物体受的力分为主动力和约束力。
要注意分清内力与外力,在受力图上一般只画研究对象所受的外力;还要注意作用力和反作用力之间的相互关系。
常见问题问题一画受力图时,严格按约束性质画,不要凭主观想象与臆测。
第二章平面力系本章总结1. 平面汇交力系的合力( 1 )几何法:根据力多边形法则,合力矢为合力作用线通过汇交点。
( 2 )解析法:合力的解析表达式为2. 平面汇交力系的平衡条件( 1 )平衡的必要和充分条件:( 2 )平衡的几何条件:平面汇交力系的力多边形自行封闭。
《理论力学》复习要点汇总静力学静力学是研究物体在力系作用下平衡的科学。
第一章、静力学公理和物体的受力分析1、基本概念:力、刚体、约束和约束力的概念。
2、静力学公理:(1)力的平行四边形法则;(三角形法则、多边形法则)注意:与力偶的区别(2)二力平衡公理;(二力构件)(3)加减平衡力系公理;(推论:力的可传性、三力平衡汇交定理)(4)作用与反作用定律;(5)刚化原理。
3、常见约束类型与其约束力:(1)光滑接触约束——约束力沿接触处的公法线;ﻩ(2)柔性约束——对被约束物体与柔性体本身约束力为拉力;ﻩ(3)铰链约束——约束力一般画为正交两个力,也可画为一个力;ﻩ(4)活动铰支座——约束力为一个力也画为一个力;(5)球铰链——约束力一般画为正交三个力,也可画为一个力;ﻩ(6)止推轴承——约束力一般画为正交三个力;(7)固定端约束——两个正交约束力,一个约束力偶。
4、物体受力分析和受力图:(1)画出所要研究的物体的草图;ﻩ(2)对所要研究的物体进行受力分析;(3)严格按约束的性质画出物体的受力。
注意点:(1)画全主动力和约束力;(2)画简图时,不要把各个构件混在一起画受力图;(3)灵活利用二力平衡公理(二力构件)和三力平衡汇交定理;(4)作用力与反作用力。
第二章、平面汇交力系与平面力偶系及平面任意力系掌握平面汇交力系和平面力偶系的合成与平衡的计算方法。
1、平面汇交力系:(1)几何法(合成:力多边形法则;平衡:力多边形自行封闭)ﻩ(2)解析法(合成:合力大小与方向用解析式;平衡:平衡方程0xF=∑,0y F =∑)意点:(1)投影轴尽量与未知力垂直;(投影轴不一定相互垂直)(2)对于二力构件,一般先设为拉力,若求出负值,说明受压。
2、平面力对点之矩——()O M Fh =±F ,逆时针正,反之负意点:灵活利用合力矩定理 3、平面力偶系:ﻩ(1)力偶:由两个等值、反向、平行不共线的力组成的力系。
理论力学竞赛知识点总结理论力学是物理学的一个重要分支,涉及了运动学、动力学等内容。
在竞赛中涉及的理论力学知识点非常广泛,有一定的难度和深度。
在竞赛中要想取得好成绩,就需要对理论力学的知识点有一个全面的了解和掌握。
下面我将对理论力学竞赛知识点进行总结,包括运动学、动力学和其他相关内容。
一、运动学知识点1. 位移、速度、加速度的关系:在运动学中,位移、速度、加速度是最基本的概念,它们之间的关系是非常重要的。
根据位移、速度、加速度之间的关系可以推导出很多物理定律和公式,这对于理解和解决问题非常重要。
2. 直线运动和曲线运动:在运动学中,运动可以分为直线运动和曲线运动。
对于直线运动,我们可以利用一些简单的公式进行计算,但需要注意加速度的正负号;而对于曲线运动,就需要考虑曲线的曲率等因素,计算会更加复杂。
3. 相对运动:在理论力学中,相对运动是一个重要的概念。
在许多情况下,运动物体之间的相对运动会影响它们之间的相对速度和加速度,我们需要考虑这些因素来解决问题。
4. 平抛运动和斜抛运动:在竞赛中,平抛运动和斜抛运动是比较常见的问题。
对于这类问题,我们需要根据物体的初速度和角度等信息,利用运动学知识来解决问题。
5. 圆周运动:圆周运动也是运动学中的一个重要内容。
在圆周运动中,需要考虑角速度、角加速度等因素,这对于理解和解决问题非常重要。
二、动力学知识点1. 牛顿运动定律:牛顿运动定律是动力学中的基本定律,它包括了惯性定律、动力定律和作用反作用定律。
了解和掌握牛顿运动定律对于解决动力学问题非常重要。
2. 力的概念与计算:在动力学中,力是一个非常重要的概念。
了解不同类型的力,如重力、弹力、摩擦力等,以及计算它们的大小和方向是解决问题的关键。
3. 动能和动能定理:动能是动力学中的一个重要概念,它与物体的质量和速度有关。
运用动能定理可以推导出一些重要的物理定律,如动量定理等。
4. 动量和冲量:动量和冲量是动力学中非常重要的物理量,它们与物体的质量和速度有关。
静力学部分:一静力学基本概念:力的概念:力是物体间相互的机械作用,这种作用将使物体的运动状态发生变化—运动效应,或使物体的形状发生变化—变形效应力的量纲:牛顿(N)力的三要素:大小、方向、作用点。
钢体:指物体在力的作用下,其内部两点之间的距离始终保持不变。
(不变形)力系:同时作用在刚体上的一群力,称为力系。
平衡:平衡是指物体相对惯性参考系静止或做匀速直线平行移动的状态。
二静力学基本原理:二力平衡:不计自重的刚体在二力作用下平衡的充要条件是:二力沿着同一作用线,大小相等,方向相反。
仅受两个力作用且处于平衡状态的物体,称为二力体,又称二力构件)二力杆。
力的平行四边形法则(三角形法则):二力的合力可由两个共点力为边构成的平行四边形的对角线确定加减平衡力系:在作用于刚体的力系中,加上或减去任意一个平衡力系,不改变原力系对刚体的作用效应。
推论I:力的可传性:作用于刚体上的力可沿其作用线滑移至刚体内任意点而不改变力对刚体的作用效应。
由此可见,对刚体而言,力的三要素应为:D力的大小、方向和作用线。
推论Ⅱ: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。
三约束力与反约束力约束:阻碍物体运动的限制条件称为约束,约束力:约束对被约束物体的机械作用称为约束力〈或约束反力)。
约束反力的方向永远与主动力的运动趋势相反。
四.力在坐标轴上的分解与投影:五力矩及其性质力对点的矩(力矩)力对轴的矩(了解即可)力矩的性质汇交力系的平衡六力偶、力偶矩概念:大小相等、方向相反、作用线平行但不重合的两个力组成的力系,称为力偶力偶不能合成为一个合力,既不能用一个力代替,也不能用一个力平衡。
力偶的转动效应决定于力偶矩(注意:力偶矩与矩心位置无关)性质:(1)力偶无合力,即不能简化为一个力,或者说不能与一个力等效。
力偶对刚体只产生转动效应而不产生移动效应。
(2)力偶矩为矢量,其方向由右手定则确定:(3)作用在刚体上的两个力偶,其等效的充要条件是此二力偶的力偶矩矢相等。
理论力学复试知识点总结一、基本概念和基本理论1. 质点的运动质点的运动可以分为直线运动和曲线运动,其中曲线运动又可分为圆周运动和曲线运动。
2. 牛顿三定律牛顿三定律是理论力学的基本理论之一,它包括惯性定律、动量定律和相互作用定律。
这些定律对于理解力和物体运动之间的关系非常重要。
3. 动能、势能和机械能守恒定律动能和势能是描述物体运动状态的重要物理量,而机械能守恒定律则是描述物体在受力作用下的能量转化规律的重要定律。
4. 角动量和角动量守恒定律角动量是描述物体围绕某一固定轴线旋转运动的物理量,而角动量守恒定律则是描述物体在受力作用下的角动量守恒规律的重要定律。
5. 动力学方程动力学方程描述了物体在受力作用下的运动规律,它们包括牛顿第二定律、运动方程等。
二、刚体运动1. 刚体的平动和转动刚体的平动和转动是刚体运动的两种基本类型,它们分别描述了刚体的平移运动和旋转运动。
2. 动力学定理在刚体上的应用动力学定理是描述刚体运动规律的重要理论,它们包括动量定理、角动量定理等。
3. 刚体的平衡和非平衡刚体的平衡和非平衡是刚体在受力作用下的两种运动状态,它们分别描述了刚体在力的平衡和非平衡状态下的运动规律。
4. 刚体的运动方程刚体的运动方程描述了刚体在受力作用下的运动规律,它们包括平动方程、转动方程等。
三、弹性和非弹性碰撞1. 弹性碰撞和非弹性碰撞弹性碰撞和非弹性碰撞是物体在碰撞过程中能量转化的两种基本类型,它们分别描述了碰撞前后的能量变化规律。
2. 质心系和实验室系质心系和实验室系是描述碰撞过程中参考坐标系的两种基本方式,它们分别描述了物体在不同参考系下碰撞的运动规律。
3. 碰撞定律碰撞定律描述了碰撞过程中动量守恒和动能守恒的重要规律,它们对于理解碰撞过程中的能量转化非常重要。
四、惯性力和非惯性力1. 惯性力和非惯性力惯性力和非惯性力是描述物体在惯性系和非惯性系中受力情况的两种基本类型,它们分别描述了在不同参考系下物体的受力情况。
理论力学知识点总结大学引言力学是物理学的一个重要分支,研究物体的运动规律以及受力的作用。
它是物理学中最古老和最基础的学科之一,也是多个工程学科的基础。
理论力学是力学的一个重要分支,它主要研究物体在受力作用下的运动规律,从而揭示物体之间的相互作用。
理论力学的研究内容广泛,包括牛顿力学、分析力学、连续介质力学等多个方面。
本文将围绕理论力学中的重要知识点进行总结,主要包括牛顿力学、分析力学和连续介质力学。
通过对这些知识点的总结,可以更好地理解力学的基本原理和规律,从而为工程学科的发展和应用提供理论基础。
一、牛顿力学牛顿力学是力学的基本理论,由英国科学家牛顿在17世纪提出并系统阐述。
牛顿力学主要包括牛顿运动定律、运动方程和动量守恒定律等重要内容。
1. 牛顿运动定律牛顿运动定律是牛顿力学的基础,它包括三条定律:(1)第一定律:一个物体如果不受外力作用,将保持恒定的速度或静止状态。
(2)第二定律:一个物体所受外力的加速度正比于该力的大小,与物体的质量成反比。
用数学表达式可以表示为F=ma,其中F为物体所受外力,m为物体的质量,a为物体的加速度。
(3)第三定律:任何物体对另一物体施加一个力,则另一物体将对第一个物体施加一个大小相等、方向相反的力。
这一定律也被称为作用-反作用定律。
牛顿运动定律为研究物体的运动规律提供了基本原理,成为后来力学研究的基础。
2. 运动方程运动方程是描述物体在受力作用下的运动规律的基本方程。
根据牛顿第二定律,可以得到物体在受力作用下的运动方程:F=ma其中F为物体所受外力,m为物体的质量,a为物体的加速度。
通过这一方程可以描述物体的运动轨迹、速度和加速度,为研究物体的运动规律提供了重要的数学工具。
3. 动量守恒定律动量守恒定律是牛顿力学的一个重要定律,它指出在一个封闭系统中,系统的总动量保持不变。
具体表达为:Σ(p1+p2)=Σ(p1'+p2')其中p1和p2分别为系统内两个物体的动量,p1'和p2'分别为系统内两个物体的动量在一段时间后的值。
理论力学知识点总结
牛顿力学:主要包括牛顿三定律、万有引力定律和动量定理等内容。
静力学:研究作用于物体上的力系的简化理论及力系平衡条件。
包括静力学公理、力的合成与分解、摩擦、重心等内容。
运动学:只从几何角度研究物体机械运动特性而不涉及物体的受力。
包括点的运动学、刚体的简单运动、点的合成运动、刚体的平面运动等内容。
动力学:研究物体机械运动与受力的关系。
它是理论力学的核心内容,主要包括质点动力学、刚体动力学和连续体动力学等内容。
哈密顿力学和拉格朗日力学:是经典力学的两种形式,分别以哈密顿量和拉格朗日函数为基础,描述物体的运动规律。
此外,理论力学还涉及一些重要的原理和定理,如三力平衡汇交定理、作用与反作用定律、钢化原理等。
同时,广泛采用数学工具进行数学演绎,从而导出各种以数学形式表达的普遍定理和结论。
总的来说,理论力学是研究物体机械运动的基本规律的学科,它包括了静力学、运动学和动力学三个主要部分,以及牛顿力学、哈密顿力学和拉格朗日力学等重要内容。
这些知识点和理论为工程技术科学提供了基础,也为后续的学习和研究提供了重要的工具和思路。
理论力学知识点总结关键信息项:1、静力学受力分析力系简化平衡方程2、运动学点的运动学刚体的平动与转动点的合成运动3、动力学牛顿定律动量定理动量矩定理动能定理11 静力学111 受力分析受力分析是理论力学的基础,它的主要任务是确定研究对象所受的外力。
通过对物体的约束和接触情况进行分析,画出受力图。
常见的约束类型包括柔索约束、光滑面约束、铰链约束等。
112 力系简化力系简化的目的是将复杂的力系用一个简单的力系等效替代。
通过力的平移定理,可以将力系向一点简化,得到主矢和主矩。
113 平衡方程对于平衡的物体或系统,其合力和合力矩都为零。
根据不同的约束条件,可以列出相应的平衡方程,如平面力系的平衡方程、空间力系的平衡方程。
12 运动学121 点的运动学描述点在空间中的位置随时间的变化规律。
可以用直角坐标法、自然法和弧坐标法来表示点的运动方程。
122 刚体的平动与转动刚体的平动是指刚体上各点的运动轨迹相同,速度和加速度也相同。
刚体的转动则是围绕某一固定轴的旋转运动,其角速度和角加速度描述了转动的快慢和变化。
123 点的合成运动研究一个点相对于不同参考系的运动之间的关系。
通过牵连运动、相对运动和绝对运动的分析,运用速度合成定理和加速度合成定理求解问题。
13 动力学131 牛顿定律牛顿第一定律指出物体具有保持原有运动状态的惯性;牛顿第二定律阐明了力与加速度的关系;牛顿第三定律说明了作用力与反作用力的大小相等、方向相反且作用在同一直线上。
132 动量定理物体的动量变化等于作用在物体上的冲量。
通过动量定理可以解决涉及力的时间累积效应的问题。
133 动量矩定理对于绕定轴转动的刚体,其动量矩的变化等于作用于刚体上的外力矩的冲量矩。
134 动能定理合外力对物体做功等于物体动能的变化。
动能定理常用于分析物体的能量变化和运动状态的改变。
14 达朗贝尔原理引入惯性力,将动力学问题转化为静力学问题来求解。
15 虚位移原理利用虚功的概念,通过分析系统在虚位移上的功来确定系统的平衡条件。
第一篇静力学第1 章静力学公理与物体的受力分析1.1 静力学公理公理1 二力平衡公理:作用于刚体上的两个力,使刚体保持平衡的必要和充分条件是:这两个力大小相等、方向相反且作用于同一直线上。
F=-F’工程上常遇到只受两个力作用而平衡的构件,称为二力构件或二力杆。
公理 2 加减平衡力系公理:在作用于刚体的任意力系上添加或取去任意平衡力系,不改变原力系对刚体的效应。
推论力的可传递性原理:作用于刚体上某点的力,可沿其作用线移至刚体内任意一点,而不改变该力对刚体的作用。
公理3 力的平行四边形法则:作用于物体上某点的两个力的合力,也作用于同一点上,其大小和方向可由这两个力所组成的平行四边形的对角线来表示。
推论三力平衡汇交定理:作用于刚体上三个相互平衡的力,若其中两个力的作用线汇交于一点,则此三个力必在同一平面内,且第三个力的作用线通过汇交点。
公理4 作用与反作用定律:两物体间相互作用的力总是同时存在,且其大小相等、方向相反,沿着同一直线,分别作用在两个物体上。
公理 5 钢化原理:变形体在某一力系作用下平衡,若将它钢化成刚体,其平衡状态保持不变。
对处于平衡状态的变形体,总可以把它视为刚体来研究。
1.2 约束及其约束力1.柔性体约束2.光滑接触面约束3.光滑铰链约束第2章平面汇交力系与平面力偶系1.平面汇交力系合成的结果是一个合力,合力的作用线通过各力作用线的汇交点,其大小和方向可由失多边形的封闭边来表示,即等于个力失的矢量和,即F R=F1+F2+…..+Fn=∑F2.矢量投影定理:合矢量在某轴上的投影,等于其分矢量在同一轴上的投影的代数和。
3.力对刚体的作用效应分为移动和转动。
力对刚体的移动效应用力失来度量;力对刚体的转动效应用力矩来度量,即力矩是度量力使刚体绕某点或某轴转动的强弱程度的物理量。
(Mo(F)=±Fh)4.把作用在同一物体上大小相等、方向相反、作用线不重合的两个平行力所组成的力系称为力偶,记为(F,F’)。
例2-8如图2.-17(a)所示的结构中,各构件自重忽略不计,在构件AB上作用一力偶,其力偶矩为500kN?m,求A、C两点的约束力。
解构件BC只在B、C两点受力,处于平衡状态,因此BC是二力杆,其受力如图2-17(b)所示。
由于构件AB上有矩为M的力偶,故构件AB在铰链A、B处的一对作用力FA、FB’构成一力偶与矩为M的力偶平衡(见图2-17(c))。
由平面力偶系的平衡方程∑Mi=0,得﹣Fad+M=0则有FA=FB’N=471.40N由于FA、FB’为正值,可知二力的实际方向正为图2-17(c)所示的方向。
根据作用力与反作用力的关系,可知FC=FB’=471.40N,方向如图2-17(b)所示。
第3章平面任意力系1.合力矩定理:若平面任意力系可合成为一合力。
则其合力对于作用面内任意一点之矩等于力系中各力对于同一点之矩的代数和。
2.平面任意力系平衡的充分和必要条件为:力系的主失和对于面内任意一点Q的主矩同时为零,即F R`=0,Mo=0.3.平面任意力系的平衡方程:∑Fx=0, ∑Fy=0, ∑Mo(F)=0.平面任意力系平衡的解析条件是,力系中所有力在作用面内任意两个直角坐标轴上投影的代数和分别等于零,各力对于作用面内任一点之矩的代数和也是等于零.例3-1如图3-8(a)所示,在长方形平板的四个角点上分别作用着四个力,其中F1=4kN,F2=2kN,F3=F4=3kN,平板上还作用着一力偶矩为M=2kN·m的力偶。
试求以上四个力及一力偶构成的力系向O点简化的结果,以及该力系的最后合成结果。
解(1)求主矢FR’,建立如图3-8(a)所示的坐标系,有F’Rx=∑Fx=﹣F2cos60°+F3+F4cos30°=4.598kNF’Ry=∑Fy=F1-F2sin60°+F4sin30°=3.768kN所以,主矢为F’R==5.945kN主矢的方向cos(F’R,i)==0.773, ∠(F’R,i)=39.3°cos(F’R,j)==0.634,∠(F’R,j)=50.7°(2)求主矩,有M0=∑M0(F)=M+2F2cos60°-2F2+3F4sin30°=2.5kN·m由于主矢和主矩都不为零,故最后的合成结果是一个合力FR,如图3-8(b)所示,FR=F’R,合力FR到O点的距离为d==0.421m例3-10连续梁由AC和CE两部分在C点用铰链连接而成,梁受载荷及约束情况如图3-18(a)所示,其中M=10kN·m,F=30kN,q=10kN/m,l=1m。
求固定端A和支座D的约束力。
解先以整体为研究对象,其受力如图3-18(a)所示。
其上除受主动力外,还受固定端A 处的约束力Fax、Fay和矩为MA的约束力偶,支座D处的约束力FD作用。
列平衡方程有∑Fx=0,Fax-Fcos45°=0∑Fy=0,FAy-2ql+Fsin45°+FD=0∑MA(F)=0,MA+M-4ql 2+3FDl+4Flsin45°=0以上三个方程中包含四个未知量,需补充方程。
现选CE为研究对象,其受力如图3-(b)所示。
以C点为矩心,列力矩平衡方程有∑MC(F)=0,-ql 2+FDl+2Flsin45°=0联立求解得FAx=21.21kN,Fay=36.21kN,MA=57.43kN·m,FD=﹣37.43kN第4章考虑摩擦的平衡问题1.摩擦角:物体处于临界平衡状态时,全约束力和法线间的夹角。
tanψm=fs2.自锁现象:当主动力即合力Fa的方向、大小改变时,只要Fa的作用线在摩擦角内,C点总是在B点右侧,物体总是保持平衡,这种平衡现象称为摩擦自锁。
例4-3梯子AB靠在墙上,其重为W=200N,如图4-7所示。
梯长为l,梯子与水平面的夹角为θ=60°已知接触面间的摩擦因数为0.25。
今有一重650N的人沿梯上爬,问人所能达到的最高点C 到A点的距离s为多少?解整体受力如图4-7所示,设C点为人所能达到的极限位置,此时FsA=fsFNA,FsB=fsFNB∑Fx=0,FNB-FsA=0∑Fy=0,FNA+FsB-W-W1=0∑MA(F)=0,-FNBsinθ-FsBlcosθ+W cosθ+W1scosθ=0联立求解得S=0.456l第5章空间力系1.空间汇交力系平衡的必要与充分条件是:该力系的合力等于零,即F R=∑Fi=02.空间汇交力系平衡的解析条件是:力系中各力在三条坐标轴上投影的代数和分别等于零.3.要使刚体平衡,则主失和主矩均要为零,即空间任意力系平衡的必要和充分条件是:该力系的主失和对于任一点的主矩都等于零,即F R`=∑Fi=0,Mo=∑Mo(Fi)=04.均质物体的重力位置完全取决于物体的几何形状,而与物体的重量无关.若物体是均质薄板,略去Zc,坐标为xc=∑Ai*xi/A,yc=∑Ai*yi/A5.确定物体重心的方法(1)查表法(2)组合法:①分割法;②负面积(体积)法(3)实验法例5-7试求图5-21所示截面重心的位置。
解将截面看成由三部分组成:半径为10mm的半圆、50mm×20mm的矩形、半径为5mm 的圆,最后一部分是去掉的部分,其面积应为负值。
取坐标系Oxy,x轴为对称轴,则截面重心C必在x轴上,所以yc=0.这三部分的面积和重心坐标分别为A1=mm 2=157mm 2,x1=-=-4.246mm,y1=0A2=50×20mm 2=1000mm 2,x2=25mm,y2=0A3=-π×5 2mm 2=-78.5mm 2,x3=40mm,y3=0用负面积法,可求得Xc==第二篇运动学第6章点的运动学6.2直角坐标法运动方程x=f(t) y=g(t) z=h(t) 消去t可得到轨迹方程f(x,y,z)=0 其中例题6 -1 椭圆规机构如图6-4(a)所示,曲柄oc以等角速度w绕O转动,通过连杆AB 带动滑块A、B在水平和竖直槽内运动,OC=BC=AC=L 。
求:(1)连杆上M点(AM=r)的运动方程;(2)M点的速度与加速度。
解:(1)列写点的运动方程由于M点在平面内运动轨迹未知,故建立坐标系。
点M是BA杆上的一点,该杆两端分别被限制在水平和竖直方向运动。
曲柄做等角速转动,Φ=wt 。
由这些约束条件写出M 点运动方程x=(2L-r)coswt y=rsinwt 消去t 得轨迹方程:(x/2L-r)2+(y/x)2=1 (2)求速度和加速度对运动方程求导,得dx/dt=-(2L-r)wsinwt dy/dt=rsinwt 再求导a1=-(2L-r)w2coswt a2=-rw2sinwt 由式子可知a=a1i+a2j=-w2r6.3自然法2.自然坐标系:b=t×n其中b为副法线n为主法线t3.点的速度v=ds/dt 切向加速度at=dv/dt 法向加速度an=v2/p习题6-10 滑道连杆机构如图所示,曲柄OA长r,按规律θ=θ’+wt 转动(θ以rad计,t以s计),w为一常量。
求滑道上C点运动、速度及加速度方程。
解:第七章刚体的基本运动7.1刚体的平行运动:刚体平移时,其内所有各点的轨迹的形状相同。
在同一瞬时,所有各点具有相同的速度和相同的加速度。
刚体的平移问题可归结为点的运动问题。
7.2刚体的定轴转动:瞬时角速度w=lim△θ∕△t=dθ/dt瞬时角加速度a=lim△w∕△t=dw/dt=d2θ/dt2转动刚体内任一点速度的代数值等于该点至转轴的距离与刚体角速度的乘积a=√(a2+b2)=R√(α2+w2) θ=arctan|a|/b =arctan|α|/w2转动刚体内任一点速度和加速度的大小都与该点至转轴的距离成正比。
例题7-1如图所示平行四连杆机构中,O1A=O2B=0.2m ,O1O2=AB=0.6m ,AM=0.2m ,如O1A 按φ=15πt的规律转动,其中φ以rad计,t以s计。
试求t=0.8s时,M点的速度与加速度。
解:在运动过程中,杆AB始终与O1O2平行。
因此,杆AB为平移,O1A为定轴转动。
根据平移的特点,在同一瞬时M、A两点具有相同的速度和加速度。
A点做圆周运动,它的运动规律为s=O1A·φ=3πt m所以V A=ds/dt=3πm/s a tA=dv/dt=0 a nA= (V A) 2/O1A=45 m/s为了表示V m 、a m 的2,需确定t=0.8s时,AB杆的瞬时位置。
当t=0.8s时,s=2.4πmO1A=0.2m , φ=2.4π/0.2=12π,AB杆正好第6次回到起始位置O点处,V m 、a m的方向如图所示。