静力学基本概念

第一章静力学的基本概念第一节力和平衡的概念一、力的概念力的运动效应和变形效应1、力的定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的运动状态或形状发生改变。

物体间的相互机械作用可分为两类：一类是物体间的直接接触的相互作用，另外一类是物和物体间的相互作用。

力的两种作用效应为：（1）外效应，也称为运动效应——使物体的运动状态发生改变；（2）内效应，也称为变形效应——使物体的形状发生变化。

静力学研究物体的外效应。

2、力的三个要素：力的大小、方向和作用点。

力的大小反映物体之间相互机械作用的强度，在国际单位制（SI）中，力的单位是牛（N）；在工程单位制中，力的单位是千克力（kgf）。

两种单位制之间力的换算关系为：1kgf=9.8N。

力的作用线：[力的方向是指静止物体在该力作用下可能产生的运动（或运动趋势）的方向。

]沿该方向画出的直线。

力的方向包含力的作用线在空间的方位和指向。

二、刚体和平衡的概念刚体：在受力作用后而不产生变形的物体称为，刚体是对实际物体经过科学的抽象和简化而得到的一种理想模型。

而当变形在所研究的问题中成为主要因素时（如在材料力学中研究变形杆件），一般就不能再把物体看作是刚体了。

平衡：指物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动的状态。

显然，平衡是机械运动的特殊形态，因为静止是暂时的、相对的，而运动才是永衡的、绝对的。

三、力系、等效力系、平衡力系力系：作用在物体上的一组力。

按照力系中各力作用线分布的不同形式，力系可分为：（1）汇交力系力系中各力作用线汇交于一点；（2）力偶系力系中各力可以组成若干力偶或力系由若干力偶组成；（3）平行力系力系中各力作用线相互平行；（4）一般力系力系中各力作用线既不完全交于一点，也不完全相互平行。

按照各力作用线是否位于同一平面内，上述力系各自又可以分为平面力系和空间力系两大类，如平面汇交力系、空间一般力系等等。

等效力系：两个力系对物体的作用效应相同，则称这两个力系互为等效力系。

静力学的基本概念
静力学是力学的一个分支，主要研究物体在不受外力影响时的静态平衡状态及其规律。

静力学的基本概念主要有以下几个方面：
1. 力：力是一种作用在物体上的物理现象，可以改变物体的运动状态或形状。

2. 平衡：物体处于平衡状态时，其运动状态不会发生改变，也就是说物体不会受到任何力的影响。

3. 平行四边形法则：两个或多个力在同一轴线上时，它们的作用效果可以用一个平行四边形来表示，其面积等于各个力的乘积。

4. 力矩：力矩是指力对物体产生的转动作用，它等于力的大小与力臂的长度之积。

5. 力矩定理：在一个系统内，所有作用在物体上的力矩之和等于零，即系统的总动量守恒。

静力学基本概念一、力的概念及作用形式力的概念产生于人类从事的生产劳动当中。

当人们用手握、拉、掷及举起物体时，由 于肌肉紧张而感受到力的作用，这种作用广泛存在于人与物及物与物之间。

例如，奔腾的水 流能推动水轮机旋转，锤子的敲打会使烧红的铁块变形等。

1、 力的定义 力是物体之间相互的机械作用，这种作用将使物体的机械运动状态发生变化， 或者使物体产生变形。

前者称为力的外效应；后者 称为力的内效应。

2、 力的三要素 实践证明，力对物体的作用效应， 决定于力的大小、方向（包括方位和指向）和作用 点的位置，这三个因素就称为力的三要素。

在这三 个要素中，如果改变其中任何一个，也就改变了力 对物体的作用效应。

例如：用扳手拧螺母时，作用 在扳手上的力，因大小不同，或方向不同，或作用 点不同，它们产生的效果就不同（图1-1a ）。

注意：（1）力是矢量 力是一个既有大小又有方向的量，而且又满足矢量的运算法则，因 此力是矢量（或称向量）。

矢量常用一个带箭头的有向线段来表示（图1-1b ），线段长度AB 按一定比例代表力的 大小，线段的方位和箭头表示力的方向，其起点或终点表示力的作用点。

此线段的延伸称 为力的作用线。

用黑体字F 代表力矢，并以同一字母的非黑体字F 代表该矢量的模（大小）。

（2）力的单位 力的国际制单位是牛顿或千牛顿，其符号为N ，或kN 。

3、 集中力、均布力（均布载荷）集中力：当力的作用面积很小，可以看作是作用在一点上时，这种力称为集中力（如图1-2a ）。

分布力：当力的作用范围比较大时称为分布力（如图1-2b ）。

其大小用分布力集度q （x ）（单 位长度力的大小）表示，单位为kN/m ，当q （x ）为常数时称为均布力或均布载荷（如图1-2c ）。

图1-1惭q(x) rnrn I ~l I- x T(b)图1-2 二、刚体的概念在外力作用下，物体的形状和大小（尺寸）保持不变，而且内部各部分相对位置保持恒定 （没有形变），这种理想物理模型称之为刚体。