1.静力学基本概念
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1.静力学基本概念
1.1力的概念
力是物体间相互机械作用。这种作用使物体的运动状态发生变化,同时使物体发生形变。前者称为力的运动效应;后者称为力的变形效应。
➢力的三要素
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,这三个要素称为力的三要素。
➢力是一个矢量。(既有大小又有方向的量)
➢力的单位:牛顿N、千牛KN
➢ 1.2等效力系
(1)力系作用在物体上力的集合,或作用在物体上若干个力的总称。
(2)等效力系作用于物体上的一个力系可用另一个力系代替,而不改变原力系对物体作用的外效应,以(F1,F2,...,F n )~(F1’,F2’,...,F m’)表示。
1.2 刚体的概念
任何物体在力的作用下,任意两点间均将产生相对运动,使其初始位置发生改变,称之为位移,从而导致物体发生变形。忽略物体变形时,将其抽象为刚体。
在静力学中以刚体为研究对象,在材料力学中则以变形体为研究对象。
1.3其它概念
静力学:是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。
刚体静力学:研究刚体在力系作用下的平衡问题。
平衡:物体相对于地面保持静止或作匀速直线运动的状态。
平衡条件:要使物体处于平衡状态,作用于物体上的力系必须满足的条件。
平衡力系:作用于物体上正好使之保持平衡的力系。
1.4刚体静力学研究的基本问题
(1)受力分析-分析作用在物体上的各种力,弄清研究对象的受力情况。
(2)利用平衡条件求解未知力,以解决工程中的相关问题。
2.静力学公理
(1)二力平衡公理
(2)加减平衡力系公理
(3)力的平行四边形法则
(4)作用与反作用定律
(5)刚化公理
公理1 二力平衡公理
作用于刚体上的两个力,使刚体处于平衡状态的必要与充分条件是:这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上(等值、反向、共线)
二力构件:只受两个力作用而处于平衡的物体。
公理2 加减平衡力系公理
在作用于刚体上的已知力系中,加上或减去任一平衡力系,并不改变原力系对刚体的效应。力的可传性原理:
作用于刚体上的力,可沿其作用线任意移动而不改变它对刚体的作用效应。
注意:力的可传性原理不适用于变形体
公理3 力的平行四边形法则
作用于物体上的两个力,其合力也作用在该点上,合力的大小和方向则由以这两个力为边所
构成的平行四边形的对角线来表示,而该两个力称为合力的分力。
(1)是最简单的力系简化的规律,是复杂力系简化的基础;
(2)是力的分解依据;
(3)是力的三角形法则。
公理4 作用与反作用定律
两物体间相互作用的力,总是大小相等,指向相反,且沿同一直线。
公理5 刚化公理
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,则平衡状态保持不变。(1)建立了刚体静力学与变形体静力学的联系;
(2)刚体的平衡条件是变形体平衡条件的必要条件,而非充分条件;