建筑力学第一章 静力学基础

第一章静力学基础学习目标：1.理解力、刚体、约束、约束力的概念和静力学公理。

2.掌握物体受力图分析。

静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学，主要解决两类问题：一是将作用在物体上的力系进行简化，即用一个简单的力系等效地替换一个复杂的力系，这类问题称为“力系的简化（或力系的合成）问题”；二是建立物体在各种力系作用下的平衡条件，这类问题称为“力系的平衡问题”。

静力学是建筑力学的基础，在土木工程实际中有着广泛的应用。

它所研究的两类问题（力系的简化和力系的平衡），对于研究物体的受力和变形都有十分重要的意义。

力在物体平衡时所表现出来的基本性质，也同样表现于物体在一般运动的情形中。

在静力学中关于力的合成、分解与力系简化的研究结果，可以直接应用于动力学。

本章将阐述静力学中的一些基本概念、静力学公理、建筑工程上常见的典型约束力与约束反力，以及物体的受力分析。

第一节基本概念一、力力的概念是人们在生活和生产实践中，通过长期的观察、分析和总结而逐步形成的。

当人们推动小车时，由于手臂肌肉的紧张和收缩而感受到了力的作用。

这种作用不仅存在于人与物体之间，而且广泛地存在于物体与物体之间，例如机车牵引车辆加速前进或者制动时，机车与车辆之间、车辆与车辆之间都有力的作用。

大量事实表明，力是物体（指广义上的物体，其中包括人）之间的相互作用，离开了物体，力就不可能存在。

力虽然看不见摸不着，但它的作用效应完全可以直接观察，或用仪器测量出来。

实际上，人们正是从力的效应来认识力本身的。

1.力的定义力是物体之间相互的机械作用。

由于力的作用，物体的机械运动状态将发生改变，同时还引起物体产生变形。

前者称为力的运动效应（或外效应）；后者称为力的变形效应（或内效应）。

在本课程中，主要讨论力对物体的变形效应。

2.力的三要素实践表明，力对物体作用的效应，决定于力的大小、方向（包括方位和指向）和作用点，这三个因素称为力的三要素。

力的大小表示力对物体作用的强弱。

建筑力学静力学课程教案第一章：静力学基本概念1.1 静力学定义解释静力学的概念，研究物体在力的作用下处于平衡状态的规律。

1.2 作用力和反作用力阐述牛顿第三定律，介绍作用力和反作用力的概念及其应用。

1.3 平衡状态说明平衡状态的定义，分析物体处于平衡状态的条件。

1.4 坐标系介绍直角坐标系和平行坐标系的建立及应用。

第二章：力的表示法和计算2.1 力的表示法介绍力的矢量表示法，讲解力的标量表示法。

2.2 力的合成和分解讲解力的合成和分解原理，演示力的合成和分解的计算方法。

2.3 平行四边形法则阐述平行四边形法则，举例说明力的合成和分解的应用。

2.4 力的模和方向介绍力的模和方向的计算方法，讲解力的模和方向在静力学中的应用。

第三章：力的平衡条件3.1 力的平衡条件阐述力的平衡条件，分析物体处于平衡状态的条件。

3.2 一力作用下的平衡讲解一力作用下物体的平衡条件，演示平衡的计算方法。

3.3 多个力作用下的平衡介绍多个力作用下物体的平衡条件，讲解平衡的计算方法。

3.4 力的矩和平衡阐述力的矩的概念，讲解力的矩在物体平衡中的应用。

第四章：平面汇交力系和平行力系4.1 平面汇交力系介绍平面汇交力系的概念，讲解平面汇交力系的平衡条件。

4.2 平行力系阐述平行力系的概念，讲解平行力系的平衡条件。

4.3 力矩的计算介绍力矩的计算方法，讲解力矩在平面汇交力系和平行力系中的应用。

4.4 实际应用案例分析分析实际案例，讲解平面汇交力系和平行力系在建筑力学中的应用。

第五章：空间力系5.1 空间力系的概念解释空间力系的概念，阐述空间力系的研究对象。

5.2 空间力系的平衡条件讲解空间力系的平衡条件，分析空间力系平衡的条件。

5.3 空间力系的合成和分解介绍空间力系的合成和分解方法，讲解空间力系的合成和分解的计算。

5.4 空间力系的应用分析实际案例，讲解空间力系在建筑力学中的应用。

第六章：摩擦力6.1 摩擦力的概念解释摩擦力的定义，阐述摩擦力的作用和分类。

建筑构件受力分析教学讲义第一篇建筑静力学基础引言同时作用在物体或物体系统上的一群力称为力系。

力学分析中，在不改变力系对物体作用效果的前提下，用一个简单的力系来代替复杂的力系，就称为力系的合成（力系的简化）。

对物体作用效果相同的力系称为等效力系。

物体在力系作用下，相对于地球静止或作匀速直线运动，称为平衡。

作用于物体上的力使物体处于平衡状态，则称该力系为平衡力系。

第一章力与力的性质1.1 力的基本概念1.1.1 刚体的概念在外力作用下，几何形状、尺寸的变化可忽略不计的物体。

1.1.2 力的概念力是物体之间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生改变，或使物体产生变形。

力使物体的运动状态发生改变的效应称为外效应，而使物体发生变形的效应称为内效应。

刚体只考虑外效应；变形固体还要研究内效应。

力的三要素力对物体的作用效果取决于力的三要素：（1）力的大小是物体相互作用的强弱程度。

在国际单位制中，力的单位为牛顿（N）或千牛顿（kN）。

（2）力的方向包含力的方位和指向两方面的涵义。

（3）力的作用点是指物体上承受力的部位。

力的作用位置实际上有一定的范围，当作用范围与物体相比很小时，可以近似地看作是一个点。

★1.2 静力学公理1.2.1 二力平衡公理F ABBFA图 2-1==(a)(b)(c)图 2-6作用在一个物体上的两个力，使该物体处于平衡状态的必要和充分条件是：这两个力的大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。

注意：1、适用条件：刚体2、在两个力作用下平衡的杆件称为二力构件1.2.2 加减平衡力系公理在作用于某物体的力系中，加入或减去一个平衡力系，并不改变原力系对物体的作用效果。

推论（力的可传递性原理）：作用于物体上的力可沿其作用线移到物体的任一点，而不改变力对物体的作用效果。

注意：1、适用条件：刚体。

1.2.3 作用与反作用公理两个物体的作用力与反作用力总是同时存在，它们大小相等，方向相反，沿同一直线，分别作用在两个物体上。