理论力学基本概念公理
- 格式:ppt
- 大小:815.50 KB
- 文档页数:25


word精品文档,可编辑,欢迎下载 平面力系
1. 平面汇交力系可简化为以合力,其大小和方向等于各分力的矢量和,合力的作用线通过汇交点。
2. 平面汇交力系平衡的充要条件为合力等于零,与任意力系不同,任意力系由于不能汇交,会产生力偶,必须得满足主矢主矩都等于零才平衡。
3. 平面汇交力系可以通过解析法,即将各力分解到直角坐标系上,再求合力。
4. 力对点取矩:是一个代数量,绝对值等于力的大小与力臂的乘积:FdFMo)(
5. 合力矩定理:平面力系的合力对于平面内任一点的矩等于所有分力对该点的矩的代数和。
6. 力偶、力偶矩:力偶由两个大小相等,方向相反,作用线不在同一直线上的平行力组成。力偶矩等于平行力的大小乘上平行力的间距,逆时针为正,顺时针为负。
7. 力偶的等效定理:在同一平面内,只要力偶矩的大小和转向不变,力偶的作用效果就不变。
8. 平面力系的简化:平面任意力系向一点的简化结果为一合力和一合力偶,合力称为主矢,合力偶为主矩。主矢作用线过简化中心。
9. 平面任意力系平衡的充要条件:00'MoFR,其平衡方程为0xF,0yF,0)(FiMo,是三个独立的方程,可以求解三个未知数。
10. 静定问题:当系统中的未知量数目等于独立平衡方程的数目,则所有未知数都能解出,这种问题称为静定问题。反之为非静定问题。
空间力系
11. 空间汇交力系的合力等于各分力的矢量和,合力的作用线过汇交点。可得合力的大小和方向余弦:222FzFyFxRF,RRFFxiF,cos,其余类似。
12. 空间汇交力系平衡的充要条件为该力系的合力为零,或所有分力在三个坐标轴上投影的代数和为零,0,0,0FzFyFx,可求三个未知数。
13. 力对点的矩矢等于该力作用点的矢径与该力的矢量积:FrFMo;若kFzjFyiFxFkzjyixr,,由行列式可得, word精品文档,可编辑,欢迎下载 kyFxxFyjxFzzFxizFyyFzFMo,在坐标轴上的投影为yFzzFyFMox,xFzzFxFMoy,yFxxFyFMoz。
绪论
静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。
力系:是指作用在物体上的一群力。平 衡:是指物体相对于惯性参考系(地面)
保持静止或作匀速直线运动的状态。
静力学主要研究:1、物体的受力分析;
2、力系的等效替换(简化);
3、力系的平衡条件及其应用。
平衡力系:使物体处于平衡的力系。
力的基本概念
力是物体间的相互机械作用,这种作用可以改变
物体的运动状态。
2、力的效应:①运动效应(外效应——理论力学研究)
②变形效应(内效应——材料力学研究)
3、力的三要素:大小,方向,作用点
静力学公理
公理:是人类经过长期实践和经验而得到的结论,它被反复的 实践所验证,是无须证明而为人们所公认的结论。
公理1 力的平行四边形法则
作用于物体上同一点的两个力可合成 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 平行四边形的对角线来确定。
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
静力学基础
静力学是研究物体平衡一般规律的科学。这里所研究的平衡是指物体在某一惯性参考系下处于静止状态。物体的静止状态是物体运动的特殊形式。根据牛顿定律可知,物体运动状态的变化取决于作用在物体上的力。那么在什么条件下物体可以保持平衡,是一个值得研究并有广泛应用背景的课题,这也是静力学的主要研究内容。本章包括物体的受力分析、力系的简化、刚体平衡的基本概念和基本理论。这些内容不仅是研究物体平衡条件的重要基础,也是研究动力学问题的基础知识。
一、 力学模型
在实际问题中,力学的研究对象(物体)往往是十分复杂的,因此在研究问题时,需要抓住那些带有本质性的主要因素,而略去影响不大的次要因素,引入一些理想化的模型来代替实际的物体,这个理想化的模型就是力学模型。理论力学中的力学模型有质点、质点系、刚体和刚体系。
质点:具有质量而其几何尺寸可忽略不计的物体。
质点系:由若干个质点组成的系统。
刚体:是一种特殊的质点系,该质点系中任意两点间的距离保持不变。
刚体系:由若干个刚体组成的系统。
对于同一个研究对象,由于研究问题的侧重点不同,其力学模型也会有所不同。例如:在研究太空飞行器的力学问题的过程中,当分析飞行器的运行轨道问题时,可以把飞行器用质点模型来代替;当研分析飞行器在空间轨道上的对接问题时,就必须考虑飞行器的几何尺寸和方位等因素,可以把飞行器用刚体模型来代替。当研究飞行器的姿态控制时,由于飞行器由多个部件组成,不仅要考虑它们的几何尺寸,还要考虑各部件间的相对运动,因此飞行器的力学模型就是质点系、刚体系或质点系与刚体系的组合体。
二、 基本定义
力是物体间相互的机械作用,从物体的运动状态和物体的形状上看,力对物体的作用效应可分为下面两种。
外效应:力使物体的运动状态发生改变。
内效应:力使物体的形状发生变化(变形)。
对于刚体来说,力的作用效应不涉及内效应。刚体上某个力的作用,可能使刚体的运动状态发生变化,也可能引起刚体上其它力的变化。
第一章 静力学公理和物体的受力分析
静力学的基本概念、公理及物体的受力分析是研究静力学的基础。本章将介绍刚体与力的概念及静力学公理,并阐述工程中常见的约束和约束反力的分析。最后介绍物体的受力分析及受力图,它是解决力学问题的重要环节。
§1-1 刚体和力的概念
1.刚体的概念
所谓刚体是指这样的物体,在力的作用下,其内部任意两点之间的距离始终保持不变。这是一个理想化的力学模型。实际物体在力的作用下,都会产生程度不同的变形。但是,这些微小的变形,对研究物体的平衡问题不起主要作用,可以略去不计,这样可使问题的研究大为简化。但是不应该把刚体的概念绝对化。例如,在研究飞机的平衡问题或飞行规律时,我们可以把飞机看作刚体;可是在研究飞机的颤振问题时,机翼等的变形虽然非常微小,但必须把飞机看作弹性体。还有,在计算某些工程结构时,如果不考虑它们的变形,而仍使用刚体的概念,则问题将成为不可解的。理论力学中,静力学研究的物体只限于刚体,故又称刚体静力学,它是研究变形体力学的基础。
2.力的概念
力的概念是从劳动中产生的。人们在生活和生产中,由于肌肉紧张收缩的感觉,逐渐产生了对力的感性认识。随着生产的发展,又逐渐认识到:物体的机械运动状态的改变(包括变形),都是由于其它物体对该物体施加力的结果。这样,逐步由感性到理性,建立了抽象的力的概念。
力是物体间相互的机械作用,这种作用使物体的机械运动状态发生变化。
物体之间的机械作用,大致可分为两类,一类是接触作用,例如:机车牵引车厢的拉力,物体之间的挤压力等。另一类是"场"对物体的作用,例如:地球引力场对物体的引力,电场对电荷的引力或斥力等。尽管各种物体间相互作用力的来源和性质不同,但在力学中将撇开力的物理本质,只研究各种力的共同表现,即力对物体产生的效应。力对物体产生的效应一般可分为两个方面:一是物体运动状态的改变,另一个是物体形状的改变。通常把前者称为力的运动效应,后者称为力的变形效应。理论力学中把物体都视为刚体,因而只研究力的运动效应,即研究力使刚体的移动或转动状态发生改变这两方面的效应。