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经典理论力学课件

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理论力学PPT课件第4章 刚体的平面运动

理论力学PPT课件第4章 刚体的平面运动

2024年3月15日
1. 轮C作平面运动，
C1为其速度瞬心，C。
2. BD作平面运动，
C2为其速度瞬心，BD。
3. AB作平面运动，
C3为其速度瞬心，AB。
43
平面图形在任一瞬时的运动可以 视为绕速度瞬心的瞬时转动，速度瞬 心又称为平面图形的瞬时转动中心。 若点C 为速度瞬心，则任意一点A的速
度大小为 vA AC ω 方向A C，指
16
车轮的运动分解
车轮的平面运动可以看成 是车轮随同车厢的平移和 相对车厢的转动的合成．
车轮相对定系（Oxy）的平面运动（绝对运动）
车厢（动系 A x y ) 相对定系的平移（牵连运动） 车轮相对车厢（动系 A x y )的转动（相对运动）
2024年3月15日
17
2024年3月15日
18
转动部分的角度、角速度、角加速度与基点的选择无关。
aB cos 300 aBnA
式中
aBnA
AB
2 AB
15 3 ( 2 )2 20 3 2cm/s2
3
3
aB aBnA / cos 300
40 2cm/s2
3
aB 8 2cm/s2
R9
2024年3月15日
64
例2. 已知 : OA = r AB = l、ω
求: vc、ac 解： 各联接点速度如图.
将 vB vA vBA 在AB连线上投影
vBA AB
有 [vB ]AB [vA ]AB
基点法投影式.
或 vB cos vA cos
2024年3月15日
53
结 论：S上任意两点的速度在这两点
连线上投影相等. 意 义：刚体上两点距离不变. 注 意：仅在两点连线上成立.

经典理论力学课件

经典理论力学课件

力系的简化/力系的简化的最简的结果
力系简化的几种结果
FO 0 MO 0
力系平衡
必要条件： 力系主矢为零矢量
？
M C M O r C O F O
MCMO0
与简化中心无关

F必O要条0件：M力O 系0主矢为力零系矢与量一个合？力偶M 等C效M O
• 力作用线的平移
– 力偶是自由矢量
• 力偶矩矢量在刚体上移动不改变对刚体的作用效果
– 力是滑移矢量
• 力矢量在刚体上沿作用线移动不改变对刚体的作用效果
•
力的作用线作平行移动，会改变它对刚体的作用效果


F
F
O
2019/11/7 理论力学CAI 静力学
O
P
P
3
力系的简化/空间一般力系的简化/力作用线平移
一般情况下不等
17
理论力学CAI 静力学
力系的简化/力系的简化的最简的结果
• 小结

FR
( F 1 ,F 2 , ,F n ) （ F O ,M O ） （ F C ,M C ）
FO
MO
n
FC FO FR Fi
i1 M C M O r C O F O
(FO,MO)
FC
(FC,MC)
FO
MO
O MC
C
2019/11/7 15
理论力学CAI 静力学
力系的简化/力系的简化的最简的结果
力系简化的结果与简化中心的关系
• 同一个力系不同的简化中心
FR
简化中心O
(F 1,F 2, ,F n)简化中心C

理论力学经典课件-第九章拉格朗日方程

理论力学经典课件-第九章拉格朗日方程

理想弹性振子的振动分析
总结词
理想弹性振子是一个简化的模型，用于研究振动的规 律。通过拉格朗日方程，可以分析其振动行为。
详细描述
理想弹性振子是一个质量为m的质点，连接到一个无 质量的弹簧上。当振子受到一个外部力作用时，它会 开始振动。通过应用拉格朗日方程，可以计算出振子 的振动频率和振幅。
地球的运动分析
详细描述
分离变量法是一种求解偏微分方程的常用方法。它通过假设解可以表示为多个独立变量的乘积，将偏微分方程转 化为多个常微分方程，从而简化了求解过程。这种方法在求解波动方程、热传导方程等偏微分方程时非常有效。
哈密顿正则方程法
总结词
利用哈密顿原理和正则方程推导出系统 的运动方程，适用于完整约束系统。
VS
相对论力学中的拉格朗日方程
总结词
相对论力学中的拉格朗日方程是经典拉格朗 日方程的进一步发展，它考虑了相对论效应 ，适用于高速运动和高能量密度的物理系统 。
详细描述
在相对论力学中，由于物体的高速运动和相 对论效应的影响，经典拉格朗日方程需要进 行相应的修正。相对论力学中的拉格朗日方 程能够更好地描述高速运动和高能量密度下 的物理过程，如相对论性粒子的运动、高能
要点一
总结词
地球的运动是一个复杂的系统，涉及到多个力和力的矩。 通过拉格朗日方程，可以分析地球的运动轨迹和规律。
要点二
详细描述
地球的运动包括自转和公转，受到太阳和其他天体的引力 作用。通过应用拉格朗日方程，可以计算出地球的运动轨 迹和周期，以及地球上不同地区的重力加速度和潮汐现象 等。
非保守系统的拉格朗日方程
总结词
非保守系统中的拉格朗日方程需要考虑非保 守力的影响，这需要引入额外的变量和方程 来描述系统的运动。

理论力学经典课件-振动

理论力学经典课件-振动

2 n
x C1er1t C2er2t
本征值与运动微分方程旳通解旳形式与阻尼比有关。
3. 小阻尼情形
当 n< n 时，阻尼系数 c 2 mk ，这时阻尼较小，
称为小阻尼情形。其两个根为共轭复数，即：
r1 n i
2 n
n2
r2 n i
2 n
n2
其方程旳解为
或
x Aent sin(
2 n
F l 3 3EI
Fl 3 3EI
F ky yst
k
3EI l3
k－等效刚度
Wl 3 mgl 3 yst 3EI 3EI
k
3EI l3
my mg F
F ky yst
my ky 0 此即梁－物块旳运动微分方程
y Asin(nt )
串联弹簧与并联弹簧旳等效刚度
1. 串 联
meq－等效质量：使系统在广 义坐标方向产生单位加 速 度，需要在这一坐标方 向施加的力或力矩。
meq q keq q＝0
q＝C1cosnt C2cosnt
q
2 n
q＝0
q＝Asinnt
＝
n
keq －系统的固有频率；A meq
q02
q0
n
2
振动的振幅；
arctan
n q0
q0
－振动的初位相； q0－初始广义坐标； q0－初始速度。
l
处于平衡，若k、m、a、l 等均
为已知。
ak
m
求：系统微振动旳固有频率
解：取静平衡位置为其坐标原点，
由动量矩定理，得
F
JO
d 2
dt 2
mgl cos
Fa cos

《哈工大理论力学》课件

《哈工大理论力学》课件

总结词
动量守恒定律在物理学、工程学和天文 学等领域有着广泛的应用。
VS
详细描述
在碰撞、火箭推进、行星运动、相对论等 领域中，动量守恒定律都起着重要的作用 。通过应用动量守恒定律，可以预测系统 的运动状态和变化趋势，为实际应用提供 重要的理论支持。
04
角动量与角动量守恒定律
角动量的定义与计算
角动量的定义
体育竞技
在花样滑冰、冰球等体育项目 中，运动员通过改变身体姿态 来调整角动量，以完成各种高
难度动作。
05
万有引力定律
万有引力定律的表述
总结词
万有引力定律是描述两个质点之间由于它们 的质量而相互吸引的力的大小和方向的定律 。
详细描述
万有引力定律由艾萨克·牛顿提出，表述为 任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸 引，该力的大小与它们质量的乘积成正比，
02
牛顿运动定律
牛顿运动定律的表述
第一定律（惯性定律）
除非受到外力作用，否则保持静止或匀速直线运动 的状态不变。
第二定律（动量定律）
物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反 比。
第三定律（作用与反作用定律）
对于任何作用力，都存在一个大小相等、方向相反 的反作用力。
牛顿运动定律的应用
动力学问题
弹性力学的应用实例
总结词：实际应用
详细描述：弹性力学在工程领域有广 泛的应用，如桥梁、建筑、机械和航 空航天等。应用实例包括梁的弯曲、 柱的拉伸和压缩、壳体的变形等。
THANKS
感谢观看
提供理论基础和解决方案。
理论力学的发展历程
总结词
理论力学的发展经历了古典力学和相对论力学两个阶段，相对论力学对于高速运动和强引力场的研究具有重要意 义。

理论力学经典课件-碰撞

理论力学经典课件-碰撞
mA v A mB vB mA vA mB vB
这时，
vA ＝vB ＝v AB
于是，有
mA v A mB vB mA mB v AB
v AB
mA vA mB vB mA mB
18 103 0.2 i 0.03 j 0.02 k 0
18 103 6.6 103
0.146 i 0.022 j 0.015 k m/s
AB
vAB A v'A B v'B
由
mA v A mB vB mA vA mB vB
k I2 vB vA I1 vA vB
解得碰撞后两个球的速度分别为
vA
vA
1
k
mA mA mB
vA
vB
vB
vB

1
k mA
mA mB
vA
vB
vA A
B vB
AB
vAB A v'A B v'B
（3）碰撞后阶段
根据平面运动微分方程，有
maC F mgf
JC Fr mgfr
由运动学可知
v vC aCt
C t
C
aC
mg
F FN
由平面运动可知，当 v rC 时，轮开始纯滚
解得： t 1 k 3gl 0.24 s 14gf
突加约束问题
运动的刚体 突然受到其他 物体的阻碍， 发生碰撞，在 接触处发生完 全不可恢复的 变形，亦即产 生完全非弹性 碰撞－突然施 加约束，简称 突加约束。
例题6
质量为m、半径为r的均
质圆柱体，以质心速度vC
§15-1 碰撞现象·碰撞力
碰撞－物体与物体之间，在极短的时间内，发生 有限量的动量传递与能量转换，同时伴随有极大的 撞击力的动力学过程。

理论力学哈工大第六版课件(经典)

理论力学哈工大第六版课件(经典)
理论力学
绪
论
理论力学
1
牛顿第一定律 任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力 迫使它改变运动状态为止
牛顿第二定律 物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反 比，且与物体质量的倒数成正比；加速度的方向跟作用 力的方向相同
牛顿第三定律 相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大 小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
(2) 球铰链
约束特点：通过球与球壳将构件连接，构件可以绕球心任意 转动，但构件与球心不能有任何移动．
约束力：当忽略摩擦时，球与球座亦是光滑约束问题．约束 力通过接触点,并指向球心,是一个不能预先确定的空间力.可用 三个正交分力表示．
（3）止推轴承
约束特点： 止推轴承比径向轴承多一个轴
向的位移限制．
F2
FR
为一个合力，此合力也作用于该点，合力
的大小和方向由这两个力为邻边所构成的 A
F1
平行四边形的对角线来确定。
即：合力为原两力的矢量和。
FR
F2
F2
F1 FR
FR F1F2 力三角形 A
A
F1
理论力学
10
公理2 二力平衡条件
作用于同一刚体上的两个力，使刚体保持平衡的 必要与充分条件是： 这两个力
图． 解：取屋架 画出简图
画出主动力
画出约束力
例1-3
水平均质梁 AB重为 ，P1电动机重
为 ，P不2 计杆 的C自D重，画出杆 和梁 的CD受力图A。B
解：
取 CD杆，其为二力构件，简称二
力杆，其受力图如图(b)
取 AB梁，其受力图如图 (c)
CD杆的受力图能否画
为图（d）所示？

理论力学说课PPT课件

理论力学说课PPT课件

机械运动实例
总结词
机械运动是理论力学的传统应用领域，涉及 各种实际机械系统的运动规律。
详细描述
机械运动是理论力学中最为常见的应用领域 之一。各种实际机械系统，如汽车、飞机、 机器和机器人等的运动规律，都需要通过理 论力学进行分析和描述。通过研究机械运动， 可以深入理解力矩、动量、动能等力学概念， 以及它们在机械系统中的具体应用。
自我评价
通过本课程的学习，我掌握了理论力 学的基本知识和分析方法，对物理学
的理解更加深入
我认为自己的逻辑思维、抽象思维和 创新能力得到了提高，解决问题的能 力也有所增强
建议
建议增加一些与实际应用相关的案例 和实验，以更好地理解理论力学的应 用价值
对于一些较难理解的概念和公式，希 望能够有更多的解释和练习题
详细描述
力的分析方法包括矢量表示法、直角坐标表示法和极坐标表 示法等。通过力的合成与分解，可以确定物体运动状态的变 化。力矩的计算则涉及到转动惯量、角速度和动量矩等概念 。
运动分析方法
总结词
运动分析方法主要研究物体运动轨迹、速度和加速度等参数。
详细描述
运动分析方法包括对质点和刚体的运动学分析，通过求解运动微 分方程或积分方程，可以确定物体的运动轨迹、速度和加速度等 参数。这些参数对于理解力学系统的运动规律和相互作用至关重 要。
本课程总结
提高了学生解决实际问题的能力 改进方向
针对不同专业需求，调整教学内容和深度，更好地满足学生需求
本课程总结
01
加强实验和实践环节，提高学生 的动手能力和实践经验
02
引入更多现代技术和方法，更新 教材和教学方法，保持课程的前 沿性
力学发展历程与展望
力学发展史

理论力学课件

理论力学课件
理论力学课件
汇报人：可编辑 2023-12-24
目录
CONTENTS
• 绪论 • 牛顿运动定律 • 动量定理和动量守恒定律 • 动能定理和机械能守恒定律 • 角动量定理和角动量守恒定律
目录
CONTENTS
• 万有引力定律和天体运动 • 弹性力学基础 • 流体力学基础 • 非线性力学基础
01
绪论
详细描述
03
04
05
车辆动力学：在车辆行 驶过程中，通过分析车 辆的受力情况和运动状 态，可以利用动能定理 计算车辆的加速度和速 度变化，以及优化车辆 的动力性能。
航天工程：在航天工程 中，机械能守恒定律被 广泛应用于卫星和火箭 的运动分析。通过研究 卫星和火箭的运动轨迹 和速度变化，可以预测 其轨道和发射参数。
VS
详细描述
万有引力定律由艾萨克·牛顿提出，他发 现任何两个物体都存在相互吸引的力，这 个力的大小与两个物体的质量成正比，与 它们之间的距离的平方成反比。这个定律 适用于任何两个物体，无论它们是否接触 ，只要它们之间的距离足够小。
03
动量定理和动量守恒定律
动量定理的定义
总结词
动量定理是描述物体动量变化的定理。
详细描述
动量定理是指物体受到力的作用时，其动量会发生变化，变化量等于力与时间的 乘积。即Ft=mv2-mv1，其中F表示作用在物体上的力，t表示力的作用时间，m 表示物体的质量，v1和v2分别表示物体初速度和末速度。
理论力学的重要性
总结词
理论力学是物理学和工程学的重要基础，对于理解物 质运动规律、预测和控制物体运动、以及解决实际问 题具有重要意义。
详细描述
理论力学作为物理学的一个重要分支，是理解和描述 物质运动规律的基础。无论是天体运动、机械运动还 是微观粒子的运动，都需要借助理论力学的知识来进 行描述和预测。同时，理论力学也是工程学的重要基 础，为各种实际问题的解决提供了理论基础和方法。 通过理论力学的应用，我们可以更好地控制和优化物 体的运动状态，提高工程系统的性能和稳定性。

理论力学课件

理论力学课件
力偶矩矢是自由矢量. 14
3-5.力偶系旳合成与平衡
设一空间力偶系由 n 个力偶构成,其力偶矩矢 分别为: m1 , m2 ,…, mn .因为力偶矩矢是自由矢 量,则n 个力偶矩矢构成一种汇交矢量系.利用合 矢量投影定理进行力偶系旳合成与平衡.
(1)力偶系旳合成
mx = mix
m = mi
my = miy
Q
By
mS = (b j -a i)×(-S k)
S
=-bSi-aSj
mix = 0
bQ-bS=0
(1)
miy = 0
aP-aS=0
(2)
联立(1)(2)两式得:
D
Q
C
x
P
b
P
P 1 S = P
Q
23
例题3-5. 若三个力偶作用于楔块上使其保 持平衡.设Q = Q=150N.求力P与F旳大小.
力矩旳三要素:力矩旳大小;力矩平面旳
方位;力矩在力矩平面内旳转向.
力矩旳几何意义: mo(F) =±2OAB面积=±Fd 力矩旳单位: N·m 或 kN·m
3
同一种力对不同矩心之矩旳关系:
F
mA(F) = r1×F mB(F) = r2×F mA(F) - mB(F) = (r1 - r2)×F
= R ×F
F = 75 N
miz = 0 -0.6P + 60 = 0
P = 100 N
P
y
25
阅读材料和作业
• 阅读材料 – (1)P53---P65; P150---P162 – (2)P64---P83
• 作业 – (1)2---31 ; 2---34 ;4---4 – (2)3---6; 3---15; 3---20

优质课件精选哈工大第八版理论力学课件

优质课件精选哈工大第八版理论力学课件
P225-习题8-5 3 曲柄连杆机构中---滑块
4 直线平移和曲线平移
44
45
平移的其他例子
46
பைடு நூலகம்
46
观察平行四连杆机构中土黄色杆的运动
47
图示铅直平面内的平行四连杆机构。曲柄O1A以匀角速 度 2 rad/s 绕 O1轴转动
O1A=O2B =r=20cm , AB=O1O2=40cm AC=CB
12
13
14
第二篇 运动学
一 什么是运动学 1 是研究物体运动的几何性质的科学 2 运动的几何性质 运动方程、轨迹、速度和
加速度
二 意义 1 动力学的基础 2 后继课程 (机械原理)的基础
15
第二篇运动学
三 如何学习?
1 不考虑致动的原因
2 点 刚体(系统) 必须有一个以上的自由度
3 有关概念 1) 参考体 由于物体运动的描述是相对的。将观察者所在的物体称 为参考体
2)参考坐标系 固结于参考体上的坐标系称为参考坐标系----
基础内容： 第五章 第六章 可以无限制扩大
重点内容： 第七章 第八章
16
第五章 点的运动
17
§ 5-1 矢量法
矢量法应用于什么场合？ 一 运动方程
r r(t)
轨迹就是矢径端点的曲线
M
r r’
O
18
§ 5-1 矢量法
二 速度
M
v
A r(t)
成反比。
i12
1 2
z2 z1
相互啮合的两齿轮的角速度之比及角加速度之比与它
们的齿数成反比。
62
§6–4 轮系的传动比(自学)
2 带轮传动
i12
1 2

经典理论力学课件

经典理论力学课件

天体运动的基本规律
总结词
天体运动的基本规律是指天体在空间中的运 动轨迹和运动状态所遵循的规律。这些规律 可以用牛顿的万有引力定律来描述。
详细描述
天体运动的基本规律包括开普勒三定律和牛 顿第一定律。开普勒三定律描述了行星绕太 阳运动的轨道和周期等规律，而牛顿第一定 律则描述了物体运动的惯性。这些规律是天 体运动的基础，对于理解宇宙中的天体运动 非常重要。
撞的本质和规律。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
04
角动量定理和角动量守 恒定律
角动量定理
角动量定理总结了质点或质点 系在力矩作用下角动量变化的 规律，是经典力学中的一个重
要定理。
角动量定理指出，对于一个 质点或质点系，其角动量等 于该质点或质点系所受外力 矩和时间乘积的累加和。
VS
详细描述
牛顿第三定律指出，对于任何作用力，都 有一个大小相等、方向相反的反作用力。 这个定律说明了力的传递和相互作用的原 理，是理解物体相互作用的基础。
力的概念与分类
总结词
解释力的定义、单位和分类，以及不同类型力的特性和效果。
详细描述
力是物体之间的相互作用，其单位是牛顿（N），国际单位制中的基本单位。根据不同的分类标准，力可以分为 多种类型，如按性质可分为重力、弹力、摩擦力等；按效果可分为拉力、压力、支持力等。了解不同类型力的特 性和效果，有助于深入理解物体运动状态改变的原因和规律。
行星和卫星的运动
总结词
行星和卫星的运动是经典力学中的一个重要 应用。通过应用万有引力定律和天体运动的 基本规律，可以描述行星和卫星的运动轨迹 和运动状态。
详细描述
行星和卫星的运动是宇宙中常见的现象，对 于地球而言，月球是地球唯一的天然卫星。 行星和卫星的运动轨迹非常复杂，但是通过 应用万有引力定律和天体运动的基本规律， 科学家们可以精确地预测它们的运动轨迹和 运动状态。这对于航天、天文观测等领域的

理论力学PPT课件第6章6.3碰撞

理论力学PPT课件第6章6.3碰撞
情况下。
非弹性碰撞的公式
碰撞前后动量守恒：m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2' 碰撞前后能量不守恒：E = E'
碰撞前后速度关系：v1' = v1 - Δv, v2' = v2 + Δv
非弹性碰撞的特点
01
形 变不能完全恢复，导致能量损
04
弹性碰撞公式的应 用
弹性碰撞公式可以用于计算两个 物体碰撞后的速度，它是解决碰 撞问题的重要工具之一。
弹性碰撞的特点
能量守恒
在弹性碰撞中，系统的总能量 在碰撞前后保持不变，即动能
守恒。
动量守恒
在弹性碰撞中，系统的总动量 在碰撞前后保持不变，即动量 守恒。
无能量损失
在弹性碰撞中，没有能量转化 为其他形式的能量，如热能或 内能等。
碰撞的分类
弹性碰撞
完全非弹性碰撞
碰撞过程中，物体间的作用力完全以 弹性反作用力形式出现，没有能量损 失。
碰撞过程中，物体间的作用力完全以 非弹性反作用力形式出现，能量损失 最大。
非弹性碰撞
碰撞过程中，物体间的作用力部分以 弹性反作用力形式出现，部分以非弹 性反作用力形式出现，存在能量损失。
02
弹性碰撞
台球碰撞
两球在桌面上发生碰撞， 运动轨迹发生变化，遵循 动量守恒定律。
汽车碰撞
汽车发生正面碰撞，车体 变形，遵循动量守恒和能 量守恒定律。
三维碰撞实例分析
三维碰撞
两个物体在三维空间中发 生相互作用，考虑三个方 向的动量变化。
卫星碰撞
卫星在太空中发生碰撞， 需要考虑地球引力、太阳 辐射压和其他因素的影响。
弹性碰撞的公式
01

理论力学经典课件-动量定理

理论力学经典课件-动量定理
动量定理
※ 几种有意义旳实际问题 ※ 动量与冲量 ※ 动量定理 ※ 质心运动定理 ※ 结论与讨论
几种有意义旳实际问题
？ 地面拔河与太空拔河，谁胜谁负
几种有意义旳实际问题
偏心转子电动机
？ 工作时为何会左
右运动； 这种运动有什么
规律； 会不会上下跳动； 利弊得失。
几种有意义旳实际问题
？ 蹲在磅秤上旳人站起来时
Fy(e) Fy m1g m2 g mi aiy
Fy (m1 m2 )g m2e 2 sin t
例 题7
已知：杆长为 2l； m ； ；
求： 转轴 O 处旳约束力。
O
解：取杆为研究对象
aC l; aCn l 2
aCx aC sin aCn cos l( sin 2 cos)
aCx 0
b
m2g
vCx const 0
m1g
O
x
xC 恒量
xC1
m1b m1
m2a m2
m2g m1g
xC 2
m1(b
s) m2 (a m1 m2
s
l)
பைடு நூலகம்
xC1 xC 2
s m2l m1 m2
结论与讨论
质点系旳动量定理
dp dt FRe
d (
dt
i
mi vi ) FRe
质量流旳流体形式
质量流旳气体形式
质量流旳颗粒形式
由滑流边界线定旳空气流
定常质量流 —— 质量流中旳质点流动过程中，在每一位 置点都具有相同速度。
定常质量流特点
1、质量流是不可压缩流动；
2、非粘性 —— 忽视流层之间以及质量流与管壁之间
旳摩擦力。
根据上述定义和特点，有
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FR
(F1,
F2 ,,
Fn
简化中心O
)
简化中心C
(FO
,
MO
)
FC
(FC , M C )
FO M O
O
MC
• 简化力的关系
FO FR FC FR
C n
FO FC FR Fi i 1
同一力系向不同简化中心的简化力
Thursday, August 20, 2020 理论力学CAI 静力学
MO Mi Fb 简化/空间一般力系的简化
• 小结
• 力系对点O的简化
–计算力系的主矢 –计算力系对点O的主矩 –简化力等于主矢 –简化力偶矩矢量等于主矩
n
FO FR Fi i 1
Thursday, August 20, 2020 理论力学CAI 静力学
MO
FO
FC
rCO
O
M
C
MC MO M
Thursday, August 20, 2020 23
理论力学CAI 静力学
力系的简化/力系的简化的最简的结果
MC MO M
FO
FC
M MO
MC 0
结论
rCO
M
O
MO
C MO
= 力 M O 0
系 FO 0
M O FO 0
可找 到简
M1
~r1F1
b
b
M i
0 M0 O
00(Fi
0
0)
riFFbbFi
0 b 0 F 0
M3
~r3F3
b
0
0 0 Fb
0
0
0
0
0
M 2 ~r2F2
Mi
0 b
b
M Ob(
0 Fi0)
b 0 0 F
0r~i F0i
Fb 0 0
P3
F1 M 1
F3
O
=
M2
M3
O
F2
(F1, F2, F3) 汇交力系（O）
+
(M1, M2 , M3) 力偶系
一般力系可简化为一以简化中心为汇交
Thursday, August 20, 理论力学CAI 静力学
2020点的汇交力系与一力偶系的共同作用
5
P 力系F1的简化/空间一般3力系F的3 简化/一F般1 力M系 1的简F3化
与简化中心无关
FO 0 M O 0
力系与一个合力偶等效
必要条件： 力系主矢为零矢量 ？ MC MO
与简化中心无关
力系的合力偶
FO 0 M O 0
？
MC MO 0
力系只与作用于点O的合力等效
与简化中心有关
Thursday, August 20, 2020 19
理论力学CAI 静力学
Thursday, August 20, 2020 4
理论力学CAI 静力学
力系的简化/空间一般力系的简化/一般力系的简化
• 一般力系的简化
– 简化中心O
F1
P1
(F1, F2 , F3 )
一般力系
P2
F2
Fi (Fi, M i )
Fi Fi M i M O (Fi )
F3
M M C (FO ) rCO FO
FC
MO
rCO
O
MC
C M
+ 简化中心C
MO
MO
MC MO M MO rCO FO
？ MC MO 同一力系向不同简化中心简化力偶的关系
Thursday, August 20, 2020 一般情况下不等
17
理论力学CAI 静力学
理论力学CAI 静力学
力系的简化/空间一般力系的简化/力作用线平移
• 力作用线的平移
– 力偶是自由矢量
• 力偶矩矢量在刚体上移动不改变对刚体的作用效果
– 力是滑移矢量
• 力矢量在刚体上沿作用线移动不改变对刚体的作用效果
• 力的作用线作平行移动，会改变它对刚体的作用效果
F
F
O
Thursday, August 20, 2020 理论力学CAI 静力学
0 b 0 0 Fb
M4
~r4 F4
b
0
b F Fb
0
b
0
F
Fb
Thursday, August 20, 2020 11
理论力学CAI 静力学
力系的简化/空间一般力系的简化/解
M1
~r1F1
0 Fb
Fb
Fb
M2
~r2F2
0
0
M3
~r3 F3
C M
MC FC MO FO
同一力系向不同简化中心简
Thursday, August 20, 2020 化的主矢与主矩的点积相等
18
理论力学CAI 静力学
力系的简化/力系的简化的最简的结果
力系简化的几种结果
FO 0 M O 0 力系平衡
必要条件： 力系主矢为零矢量
？
M C M O rCO FO MC MO 0
力系的简化/力系的简化的最简的结果
FO 0 M O 0 MO FO 0
FO
该力系向某点C还可进一步简化 M1
MO
以 M O FO 为平面，OC垂直该平 面，构成立方体， OC距离待定
rCO
FC
M
FO
简化中心C
F C
M2
M M C (FO ) rCO FO
FO Fi FR 主矢
i1
n
n
r1
rn
r2
O
F2
M M O (Fi ) rk Fk M O 主矩
Fn
MO
M
i 1
k 1
任意一般力系可简化为
大小方向等于主矢，作用点在简化中心的力
与力偶矩等于主矩的 力偶
！
Thursday,
August
（F 20, 2020 1
,
F2，,
6
理论力学CAI 静力学
力系的简化/空间一般力系的简化
• 力系的主矢与主矩
– 力系所有力的矢量和为该力系的主矢F1
FR
Fn
主矢
n
FR Fi i 1
主矢是自由矢量
r1
rn
r2 O
MO
– 力系所有力对点O的矩之矢量和为该
F2
力系的主矩
主矩
n
n
M O M O (Fi ) rk Fk
O
C
力偶矩矢量分解 M O M1 M 2
简化中心C MO
M1 M2
MC M1 M2 M
Thursday, August 20, 2020 20
理论力学CAI 静力学
力系的简化/力系的简化的最简的结果
MC M1 M2 M
M M2
MC M1
结论
FO M1 MO
理论力学CAI 静力学
力系的简化/力系的简化的最简的结果
FO 0 M O 0 MO FO 0
该力系向 某点C可进一步简化 以 M O FO 为平面，OC垂直该平 面，构成立方体， OC距离待定
FO
简化中心C
F C
M M C (FO ) rCO FO
M OO
MO
简化中心C
– 力螺旋
• 主矢主矩同向 • 与简化中心有关
Thursday, August 20, 2020 25
q
rCO
FC M1 M C
M
O
M2
C M2
力 M O 0 系 FO 0
=
可找
M O FO 0 到简
FC , M C 同向
力螺旋
化中
Thursday, August 20, 2020
心C
21
理论力学CAI 静力学
力系的简化/力系的简化的最简的结果/力螺旋实例
•力螺旋的工程实例
Thursday, August 20, 2020 22
O
P
P
3
力系的简化/空间一般力系的简化/力作用线平移
• 力作用线的平移 F
F
公理一
F
O
=O
r
P
F (F, F, F) F (F, M )
M
P
F
令 F F F
M r F MO(F)
平移力的作用线，必须相应增加一个力偶才可能与原来的 力等效，该力偶的力偶矩矢量等于原力对平移点O 的力矩
• 同一个力系不同的简化中心
(F1,
F2 ,,
Fn
简化中心O
)
简化中心C
(FO
,
MO
)
FC
(FC , M C )
FO M O
O
MC
C
Thursday, August 20, 2020 15
理论力学CAI 静力学
力系的简化/力系的简化的最简的结果
力系简化的结果与简化中心的关系
• 同一个力系不同的简化中心
力系的简化/力系的简化的最简的结果
• 小结
(F1
,
F2
,,
Fn
)
（FO
,
M
O）（FC
,
M
）
C
n
FC FO FR Fi
i1
FC
M C M O rCO FO
FR
FO M O
MO
rCO
O
MC
• 不变量
MC FC (M O rCO FO ) FC
(MO rCO FO ) FO