哈工大理论力学(第七版)第1章_课件

绪

论

静力学 研究物体的受力分析、力系的等效替换( 研究物体的受力分析、力系的等效替换(或简 化)、建立各种力系的平衡条件的科学. )、建立各种力系的平衡条件的科学. 建立各种力系的平衡条件的科学

运动学 只从几何的角度来研究物体的运动(如轨迹、 只从几何的角度来研究物体的运动(如轨迹、 速度、加速度等), ),而不研究引起物体运动的物理 速度、加速度等),而不研究引起物体运动的物理 原因。 原因。

动力学 研究受力物体的运动和作用力之间的关系。 研究受力物体的运动和作用力之间的关系。

静力学引言

静力学： 静力学：研究物体的受力分析、力系的等效替换(或简化)、建 研究物体的受力分析、力系的等效替换(或简化)、建 )、 立各种力系的平衡条件的科学. 立各种力系的平衡条件的科学. 1、物体的受力分析：分析物体(包括物体系)受 物体的受力分析：分析物体(包括物体系) 哪些力，每个力的作用位置和方向， 哪些力，每个力的作用位置和方向，并画出物体的受力 图. 2、力系的等效替换(或简化):用一个简单力系等效 力系的等效替换(或简化) 代替一个复杂力系. 代替一个复杂力系. 3、建立各种力系的平衡条件：建立各种力系的平衡 建立各种力系的平衡条件： 条件， 条件，并应用这些条件解决静力学实际问题 .

几个基本概念刚体：在力的作用下， 刚体：在力的作用下，其内部任意两点间的距离始终保持不变 的物体. 的物体. 物体间相互的机械作用， 力：物体间相互的机械作用，作用效果使物体的机械运动状态发 生改变. 生改变. 力的三要素：大小、方向、 力的三要素：大小、方向、作用点 力系：一群力. 力系：一群力. 平面汇交(共点) 平面汇交(共点)力系 平面平行力系 平面力偶系 平面任意力系 空间汇交(共点) 空间汇交(共点)力系 空间平行力系 空间力偶系 空间任意力系 力是矢量. 力是矢量.

平衡：物体相对惯性参考系(如地面)静止或作匀速直线运动. 平衡：物体相对惯性参考系(如地面)静止或作匀速直线运动.

第一章 静力学公理和物体的受力分析

§1 - 1

静力学公理

公理1 力的平行四边形法则 公理1 作用在物体上同一点的两个力， 作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合 合力的作用点也在该点，合力的大小和方向， 力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这 两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。 两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。

r r r 合力(合力的大小与方向) R (矢量和 矢量和) 合力(合

力的大小与方向) F = F + F (矢量和) 1 2亦可用力三角形求得合力矢

公理2 公理2

二力平衡条件

作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条 作用在刚体上的两个力， 件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。 件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。

使刚体平衡的充分必要条件

r r F = F 1 2最简单力系的平衡条件

公理3 公理3 加减平衡力系原理在已知力系上加上或减去任意的平衡力系， 在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对 刚体的作用。 刚体的作用。

推理1

力的可传性

作用于刚体上某点的力， 作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意 一点，并不改变该力对刚体的作用。 一点，并不改变该力对刚体的作用。

作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为大小、 作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为大小、方向和作 用线. 用线.

推理2 推理2

三力平衡汇交定理

作用于刚体上三个相互平衡的力， 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，则此三力必在同一平面内， 用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个力 的作用线通过汇交点。 的作用线通过汇交点。

公理4 公理4 作用和反作用定律

作用力和反作用力总是同时存在，同时消失，等值、 作用力和反作用力总是同时存在，同时消失，等值、 反向、共线，作用在相互作用的两个物体上. 反向、共线，作用在相互作用的两个物体上.

在画物体受力图时要注意此公理的应用. 在画物体受力图时要注意此公理的应用.

公理5 公理5 刚化原理变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体， 变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体， 在某一力系作用下处于平衡 其平衡状态保持不变. 其平衡状态保持不变

柔性体(受拉力平衡) 柔性体(受拉力平衡) 反之不一定成立. 反之不一定成立.

刚化为刚体(仍平衡) 刚化为刚体(仍平衡)

刚体(受压平衡) 刚体(受压平衡)

柔性体(受压不能平衡) 柔性体(受压不能平衡)

§1 - 2

约束和约束力

对非自由体的位移起限制作用的物体. 约束：对非自由体的位移起限制作用的物体. 约束对非自由体的作用力. 约束力：约束对非自由体的作用力. 约 束 力

—— 作用 ——

——

约束

的位移

工程中常见的约束1.具有光滑接触面( 1.具有光滑接触面(线、点)的约束(光滑接触约束) 具有光滑接触面 的约束(光滑接触约束)