静力学基础知识PPT课件

N 是作用力，N‘ 是反作用力 15
四、几种常见的约束及反力：
（一）柔索约束：柔绳、皮带、链条等。 特征：只限制沿柔索中心线伸长方向
的运动。
反力： 作用点：联结点。
作用线：沿柔索。
指向：背离被约束体。
（拉力）
例如
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F1
F2
G
G
F1 F1
E
C
D
A
B
G
FE FC
F2 F2
FC FD
FA
FB
FA G
P
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印刷体：黑体字母——力矢。
普通字母——力的大小。
手写体：F——力矢。
F——力的大小。
力单位：N
KN
牛
千牛
二、约束的概念： 自由体：能在空中自由运动（飞机、卫星） 非自由体：某些方面的运动受到周围物体的
限制
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例如
（灯绳、合页轴、铁轨） （1）约束：阻碍物体运动的限制物 （2）约束反力：约束作用于被约束物体上力
R
F2 o
C
F3
F3
1、只适于刚体 2、三力汇交一点，只是平衡的必要条件 3、三力构件，若已知三力作用点和任两力作
用线则可定出第三力作用线。
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如：
F3 . .
（并不平衡）
F1
F2
6、公理四（作用、反作用定律） 两物体间相互作用的一对力，总是等值、
反向、共线，并分别作用在这两个物体上。
G
G
N
N
（1）适于任何物体。 （2）（G、N）是平衡力；
力等值、反向、共线。
F2 （1）适于刚体。
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（2）二力构件（二力杆）： 只受二力作用而平衡的构件或杆件。
F1
F1
F1
受力特点：所
受两力必沿两
F2
力作用点连线
F2
F2
（拉杆）（压杆）
2、公理二（加、减平衡力系公理）：
在作用于刚体上的任一力系中，加上或
减去任一个平衡力系，并不改变原力系对刚
体的作用
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FD F17
B
（二）光滑接触面约束:
公法线
(不计摩擦)
特征:只限制沿接触处
FN
公法线做压入光滑面的运动.
反力:
作用点:接触处 作用线:沿接触处的公法线 指 向:指向被约束体 G
（压力）
A FA B
FB
C
FC
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（三）光滑铰链约束 带孔的构件套在圆轴（销钉）上。 特征：只限制构件间的相对移动。 不限制构件间的相对转动。 （在垂直于轴线的平面内） 传力特点：带孔构件与销钉直接作用。
只限制沿垂直支撑面方向的运动。 反力F：沿支撑面法线，通过销钉中 心，指向可假设。
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（四）链杆约束： 两端铰接，中间不受力的直杆（二力杆）
A
FA
A
A FA
B
B
（A处为中间铰链）
FB 反力：沿链杆中心线，指向可假设。（只限
制沿链杆中心线的运动。）
=
=
=
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五、物体的受力分析与受力图
受力分析： 所研究物体共受几个力的作用，每个力的 作用点、作用线、指向是怎样的？ 受力图： 所研究物体的简图单独画出，在上面画上 其所受全部主动力和全部约束反力的图形。 步骤：
（1）确定研究对象（取分离体），并 把其简图单独画出。
（2）画上其所受主动力。 （3）画上其所受约束反力。
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例：已知F，试画出AB 梁的受力图。
解：
（1）取AB梁为研究对象。 A （2）画主动力F。
（3）画反力FB,FAx,FAy。
FAy
或：按三力平衡汇 交定理
A
O
FAx
FA F
A
B FB
F B
Fn
(4)合力、分力：
Pn
F1 F2 =
Fn
若一个力和一个力
系等效，则该力称
FR
为合力，力系中各 力称为此力的分力
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2、力学模型： 刚 体：受力时不变形体的物体 刚体系：（物系）
3、平内衡容：：指物体相对于地面保 （持1静）止力系或的作简均化速：直线运动
用简单力系代替复杂力系，作 用效应不变。 （2）力系的平衡条件:
作用点：接触处 方 向：永远与所限制的运动方向相反 大 小：未知待求
（被动力） （3）主动力：约束反力以外的其它力
能主动引起物体运动的力。
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主动力大小一般已知（重力、风力、牵引力）
如：
T1
T2
G 三、静力学公理(公理与定律；定理、推理与推论）
1、公理一（二力平衡公理）：
若刚体受二力作用而平
F1
衡，则必、充条件为：此二
1
2
3
内容提要
• 绪论 • 静力学基本知识
1、力及其性质 2、约束和约束力 3、受力分析与受力图
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1、名词介绍：
(1)力系：
F1 F2 同时作用在物体上的一群力。
Fn
F1
(2)平衡力系：
F2 Fn
(3)等效力系：
F1
P1
F2 = P2

若平衡，则称为 平衡力系。
若两个力系对 同一物体的作 用效果相同， 则互称为等效 力系。
（A）固定铰支座：底座固定。
例如
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F F
Fy
Fx
F
反力F：作用点、作用线、
及指向，均随主动力而变。
通常用互相垂直的Fx 与 Fy
表示.
F
（二力构件除外）
简图:
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（B）中间铰链：
仅有两个带孔的构件，套在销钉上，且节
点处不受外力。
(1)
(1)
F
Fy
(1)
Fx
F
F
Fy
(2)
Fx
构件(1)与构件 (2)互为约束
满足作用
F 力与反作用
(2)
力的关系
(2)
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通常用(Fx、Fy)，（Fx '、Fy')表示（二力构 件除外） 简图：
例：
C
F
C F
A
B FAy
A
先识别二力构件；中间铰链处：
作用力与反作用力关系。
FC C
FC FAx
B FB
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（C）可动铰支座：底座与支撑面间有辊轴。 （轴支座） 简图：
F
公法线
两个力的矢量为邻边所构成的平行四边形的对
角线来表示。 矢式：R=F1+F2
F1 R
力三角形法则:
F1 F2 F2
R
R
F1
（适合于任何物体）
F2
（逆过程也成立，一般正交分解） F1
F
F2
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5、推论二（三力平衡汇交定理）
刚体受不平行的三力作用而平衡时，此
三力作用线必共面，且汇交于一点。
证：
F1
F2
A Co B = F1
F FB
B
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例:已知P。试画出AD杆、BC杆及构架整体受力图
物体处于平衡状态时，力系应 满足的条件。
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第一章 静力学基本概念及受力分析
一、力的概念： 定 义：物体间的相互作用 外效应：运动状态改变。(理力）
内效应：变形。（材力）
三要素：大小、方向、作用点。力的作用线
力的图示： 线段的起点 或终点为力 的作用点
箭头，代表 力的指向
F
文字符号：
线段长度代 表力的大小
P1
F1
F2 =
F1 F2
P2
F3
F3 （适于刚体）
3、推论一（力的可传性原理）
作用在刚体上的力可沿其作用线移动， 而不改变该力对刚体的作用效应。
F2
F1 =
F （令F1=F2=F）
F1 （适于同一个刚体）
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4、公理三（力的平行四边形法则）：
作用于物体上同一点的两个力可以合成为
作用于该点的一个合力，它的大小和方向由这