1静力学四公理全解
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第一章静力学公理与物体的受力分析第一篇静力学静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的一门科学。
静力学中所指的物体都是刚体。
所谓刚体是指物体在力的作用下,其内部任意两点之间的距离始终保持不变,这是一种理想化的力学模型。
“平衡〞是指物体相对于惯性参考系〔如地面〕保持静止或作匀速直线运动的状态,是物体运动的一种特殊形式。
静力学主要研究以下三个问题: 1.物体的受力分析分析物体共受几个力作用,每个力的作用位置及其方向。
2.力系的简化所谓力系是指作用在物体上的一群力。
如果作用在物体上两个力系的作用效果是相同的,那么这两个力系互称为等效力系。
用一个简单力系等效地替换一个复杂力系的过程称为力系的简化。
力系简化的目的是简化物体受力,以便于进一步分析和研究。
3.建立各种力系的平衡条件刚体处于平衡状态时,作用于刚体上的力系应该满足的条件,称为力系的平衡条件。
满足平衡条件的力系称为平衡力系。
力系平衡条件在工程中有着特别重要的意义,是设计结构、构件和零件的静力学根底。
第一章静力学公理与物体受力分析§1.1力的概念与分类力是人们从长期生产实践中经抽象而得到的一个科学概念。
例如,当人们用手推、举、抓、掷物体时,由于肌肉伸缩逐渐产生了对力的感性认识。
随着生产的开展,人们逐渐认识到,物体运动状态及形状的改变,都是由于其它物体对其施加作用的结果。
这样,由感性到理性建立了力的概念:力是物体间相互的机械作用,其作用结果是使物体运动状态或形状发生改变。
实践说明力的效应有两种,一种是使物体运动状态发生改变,称为力对物体的外效应;另一种是使物体形状发生改变,称为力对物体的内效应。
在静力学局部将物体视为刚体,只考虑力的外效应;而在材料力学局部那么将物体视为变形体,必须考虑力的内效应。
力是物体之间的相互作用,力不能脱离物体而独立存在。
在分析物体受力时,必须注意物体间的相互作用关系,分清施力体与受力体。
否那么,就不能正确地分析物体的受力情况。
静力学四大公理静力学四大公理是静力学的基本原理,它们为我们理解和分析物体的静力学问题提供了基础。
本文将详细介绍静力学四大公理,并探讨它们在实际问题中的应用。
一、公理一:物体的平衡条件物体处于平衡状态时,合外力和合外力矩均为零。
这是静力学最基本的原理,也是其他公理推导出来的基础。
在实际问题中,我们常常需要分析物体在平衡状态下所受到的各个外力和外力矩。
通过应用公式和计算方法,我们可以求解出物体所受到的各个外力分量,并进一步分析物体是否处于平衡状态。
二、公理二:合外力矢量等于零合外力矢量等于零是指所有作用在物体上的外部作用力所构成的向量之和等于零。
这意味着所有作用在物体上的受约束作用力之和等于零。
这个公理可以帮助我们解决受约束问题。
通过将约束条件转化为向量方程,并利用合外力矢量等于零来求解未知变量,我们可以计算出约束条件下物体所受到的各个作用力。
三、公理三:合外力矩等于零合外力矩等于零是指所有作用在物体上的外部力矩所构成的向量之和等于零。
这意味着物体在平衡状态下所受到的所有外部力矩之和为零。
在实际问题中,我们常常需要分析物体所受到的各个外部力矩。
通过应用公式和计算方法,我们可以求解出物体所受到的各个外部力矩分量,并进一步分析物体是否处于平衡状态。
四、公理四:约束反作用约束反作用是指当一个物体受到一个约束时,该约束会对该物体施加一个与该约束方向相反的作用力。
这是因为根据牛顿第三定律,对于任何一个施加在物体上的作用力,都会有一个与之大小相等、方向相反的反作用力。
通过应用公理四,我们可以计算出各个约束对物体施加的反作用力,并进一步分析这些反作用力对平衡状态下物体所产生的影响。
综上所述,静力学四大公理为我们解决静态问题提供了基本原理。
通过应用这些公理,并结合相关知识和计算方法,我们可以准确地分析和解决各种静力学问题。
在实际问题中,我们常常需要根据物体所受到的各个外力和外力矩,以及约束条件和约束反作用力等因素,来分析物体的平衡状态。
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FR=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’)。