静力学第6章 摩擦
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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F R=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’)。
静力学中的摩擦力与平衡条件在我们日常生活和工程实践中,静力学的知识无处不在。
而摩擦力与平衡条件作为静力学中的重要概念,对于理解物体的静止状态和受力情况起着关键作用。
首先,咱们来聊聊什么是摩擦力。
简单来说,摩擦力就是当两个物体相互接触并试图相对运动时产生的阻碍这种相对运动的力。
摩擦力可以分为静摩擦力和动摩擦力。
静摩擦力是在物体还没有开始相对运动时产生的,它的大小会随着外力的增加而增加,直到达到一个最大值,这个最大值被称为最大静摩擦力。
而动摩擦力则是在物体已经开始相对运动时产生的,它的大小通常相对稳定,与接触表面的性质以及压力有关。
想象一下,你把一个重物放在水平地面上,如果不去推它,它就会稳稳地待在那里,这就是静摩擦力在起作用。
此时的静摩擦力与物体所受到的其他水平力(比如重力的水平分力)相互平衡,使得物体保持静止。
而当你逐渐加大推力,直到超过最大静摩擦力,物体就会开始滑动,这时候的摩擦力就变成了动摩擦力。
那平衡条件又是什么呢?平衡条件指的是物体在受到多个力的作用下,保持静止或者匀速直线运动的状态所需要满足的条件。
在二维平面中,如果一个物体处于平衡状态,那么它所受到的合力在水平方向和垂直方向上都应该为零。
也就是说,水平方向上所有力的代数和为零,垂直方向上所有力的代数和也为零。
比如说,有一个悬挂在天花板上的吊灯,它受到了向下的重力和绳子向上的拉力。
在垂直方向上,重力和拉力大小相等、方向相反,合力为零,所以吊灯能够保持静止,满足平衡条件。
在实际情况中,摩擦力和平衡条件常常是同时起作用的。
举个例子,一个放在斜面上的物体,如果要保持静止,那么重力沿着斜面方向的分力就需要被摩擦力所平衡。
如果斜面的倾斜角度逐渐增大,重力沿斜面方向的分力也会增大,而摩擦力也会相应增大,直到达到最大静摩擦力。
如果斜面角度继续增大,超过了某个临界值,最大静摩擦力无法再平衡重力的分力,物体就会开始下滑。
在工程领域,摩擦力与平衡条件的应用非常广泛。
静力学中的摩擦力与平衡条件在我们日常生活和工程领域中,静力学的知识无处不在。
而其中,摩擦力与平衡条件是两个至关重要的概念,它们对于理解物体的静止状态和运动趋势起着关键作用。
首先,让我们来聊聊摩擦力。
简单来说,摩擦力就是当两个物体相互接触并试图相对运动时产生的阻碍这种相对运动的力。
摩擦力的大小和方向取决于多种因素。
摩擦力分为静摩擦力和动摩擦力。
静摩擦力是指物体还没有开始相对运动时所受到的摩擦力。
它的大小会随着外力的增大而增大,直到达到一个最大值,这个最大值被称为最大静摩擦力。
比如,当我们试图推动一个放在地面上的重物时,如果施加的力较小,重物不会移动,此时物体受到的就是静摩擦力,而且这个静摩擦力的大小与我们施加的力相等,方向相反,从而使物体保持静止。
只有当我们施加的力超过了最大静摩擦力,物体才会开始运动。
动摩擦力则是物体在相对运动时所受到的摩擦力,它的大小通常比最大静摩擦力要小,而且相对稳定。
例如,一个在桌面上滑动的木块,所受到的就是动摩擦力。
那么,摩擦力的大小到底是由什么决定的呢?这主要取决于接触面的粗糙程度、物体之间的压力大小以及材料的性质等。
接触面越粗糙,摩擦力往往越大;物体之间的压力越大,摩擦力也会相应增大。
接下来,我们谈谈平衡条件。
平衡条件是指物体在静止或者匀速直线运动状态下所满足的条件。
在静力学中,一个物体要处于平衡状态,必须满足两个条件:合力为零和合力矩为零。
合力为零意味着物体所受到的所有力在水平和垂直方向上的分力之和都必须为零。
比如说,一个放在水平地面上的箱子,受到重力竖直向下,地面的支持力竖直向上,这两个力大小相等、方向相反,合力为零。
如果还有水平方向的拉力或者推力,那么这些力在水平方向上的合力也必须为零,箱子才能保持静止。
合力矩为零则是指对于任何一个点,物体所受到的所有力产生的力矩之和为零。
力矩可以理解为力使物体绕某一点转动的效果。
如果物体受到的力矩不平衡,就会产生转动。
在实际问题中,我们经常需要综合考虑摩擦力和平衡条件来分析物体的状态。