工程力学第一章静力学基础知识
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课时授课计划作用在刚体的力可沿其作用线移到刚体内任意一点,而不改变该对刚体而言,力的三要素:大小、方向、作用线力的可传递性只适用于刚体,而不适用于变形体。
于力矩的大小、方向。
力矩:是度量力使物体转动效果的物理量。
用力的大小与力臂的乘积Fd ,再加上正负号来表示力F 使物体绕O 点转动的效应,称为力F 对O 点的力矩,用符号mo(F)或Mo 表示。
2、方向一般规定:使物体产生逆时针转动的力矩为正:反之为负。
因此,力对点的力矩为代数量。
并记作:dF F M O ⋅±=)(+-式中:O ——矩心,即转动中心;d ——力臂,即力的作用线到矩心的垂直距离。
3、单位力矩的单位:牛顿⋅米(N ⋅m )或千牛⋅米(kN ⋅m )。
4、特殊情况力矩为零有两种情况:(1)力等于零。
(2)力的作用线通过矩心。
二、力矩的计算通过讲解书P47-48 例2-4、例2-5进行讲解。
三、合力矩定理定理:平面汇交力系的合力对平面内任一点的矩,等于所有各分力对同一点的矩的代数和。
即:[例]已知:如图F、解:①用力对点的矩法FF'd二、力偶矩的计算力偶对物体的转动效应取决于力偶中力和力臂的大小及力偶的转向。
因此,在力学中以乘积Fd加上+、-号作为度量力偶对物体转动效应的物理量,称为力偶矩,以符号m(F,F')或m表示,即dFm⋅±=)、F'(F或dFm⋅±=上式表示力偶矩是一个代数量,其绝对值等于李的大小与力臂的乘积,正负号表示力偶的转向。
通常规定力偶逆时针旋转时,力偶矩为正;反之为负。
力欧可以用力和力偶臂表示,也可以用一个带箭头的弧线表示力偶,箭头表示力偶的转向,m表示力偶矩的大小。
力偶矩的单位与例句相同,为N⋅m或kN⋅m。
实践证明,力偶对物体的作用效果由力偶矩的大小、力偶的转向和力偶作用面的方位等三个因素决定。
三、力偶的基本性质1、基本性质(1)力偶无合力,即力偶不能用一个力来代替。
第1章静力学基础静力学是研究物体在力系作用下的平衡规律的科学,重点解决刚体在满足平衡条件的基础上如何求解未知力的问题。
静力学理论是从生产实践中发展起来的,是机械零件或机构承载计算的基础,在工程技术中有着广泛的应用。
本章重点研究物体的受力分析,即分析某个物体共受几个力,以及每个力的大小、方向和作用线位置。
为了正确分析物体的受力情况,本章先介绍静力学的一些基本概念和公理,然后介绍工程中常见的几种典型约束及其约束力,最后重点讲解物体受力分析和画受力图的方法。
1.1 静力学的基本概念1.1.1 刚体的概念所谓刚体是指在力的作用下不发生变形的物体,也就是刚体受力作用时,其内部任意两点间的距离永远保持不变。
这是一个理想化的力学模型。
实际物体在力的作用下,都会产生程度不同的变形。
但在一般情况下,工程上的结构构件和机械零件的变形都是很微小的,这种微小的变形对构件的受力平衡影响甚微,可以略去不计,所以可以将结构构件和机械零件抽象为刚体。
这种抽象会使我们所研究的问题大大简化。
但是不应该把刚体的概念绝对化。
通常在静力学中我们研究的是平衡问题,将受力的物体假想为刚体,但在研究力所产生的变形效果时,不得将物体视为刚体。
例如,在研究一根横梁的平衡问题时,我们可以把横梁看作刚体,可是在研究横梁的变形情况时,必须把它看作变形体。
在静力学中所研究的物体只限于刚体,故又称刚体静力学。
由若干个刚体组成的系统称为物体系统,简称物系。
1.1.2 力的概念力是物体间相互的机械作用。
它具有两种效应:一是使物体的运动状态发生改变,例如地球对月球的引力不断地改变月球的运动方向而使之绕地球运转;二是使物体产生变形,例如作用在弹簧上的拉力使弹簧伸长。
前者称为力的外效应,后者称为力的内效应。
一般来说,这两种效应是同时存在的。
但是,为了使问题的研究简化,通常将外效应和内效应分开来研究。
静力学部分主要研究物体的外效应。
力的作用效果取决于力的三要素:(1)力的大小;(2)力的方向;(3)力的作用点。