第一章 运动学基础与点的运动学

工 程 力 学运动学部分

运动学部分第一章 运动学基础与点的运动学 第二章 刚体的平面运动 第三章 复合运动

第一章 运动学基础与点的运动学§1.1 运动学基础 §1.2 点的运动的矢量描述 §1.3 点的运动的坐标描述

第一章 运动学基础与点的运动学

§1.1 运动学基础

一 、 力学是研究物体机械运动规律 的科学 力学原是物理学的一个分支。物理科 学的建立则是从力学开始。当物理学 摆脱了用纯力学的概念和理论解释机 械运动以外的各种运动时，而获得健 康发展时，力学则在工程技术的推动 下逐渐从物理中独立出来。5

力学是门重要的技术基础科学。工 程技术人员均要学习力学文化，为有 效解决工程中的力学问题提供必备的 知识。

一 、力学是研究物体 宏观机械运 动规律的科学1.物体—研究对象。即力学模型

力 ：只记 质量而忽略大小的物体 质点 学 系：许多质点 组成的系统 质点 模 连续 介质：物质在空间是连续分布的 型7

论 学 理 力 工 力 材 力 程 学 料 学 流 力 体 学 点 质 理 力 模 刚 →离 系 论 学 型 体 散 统 刚 系 体

刚体：质点间距离保持常量的质点系8

材料力学属于固体力学范畴，与流体力 学一样采用连续介质模型。 2、运动——变化(社会的、化学的、 生物等) 机械运动：物体在空间中位置的变化； 固体的移动和变形；流体 的流动。9

力学主要研究两个问题：() 究 体 运 ， 究 用 1 研 物 的 动 研 作 在 物 上 力 运 之 的 系 体 的 和 动 间 关 () 究 体 变 ， 究 用 2 研 物 的 形 研 作 在 物 上 力 变 之 的 系 体 的 与 形 间 关

参考空间，参照物， 二、 参考空间，参照物，坐标系 参考空间：研究物体运动时所参照 的空间. 参照物：与参照空间固连的物体。 参照坐标系：建立于参照空间的坐 标系。 运动方程：确定物体在空间任一瞬 间位 置的数学方程。11

三 、研究方法1 矢 法 、 量 矢量运算 求解 矢量 →矢量方程 → AX = BX 析 解 法 → A = B A = BY Y A = B Z Z 几 法: 解 角 三 形 何

2 、分析法 由坐标确定物体位置及变化规律。

四、 约束 自由体：运动不受限制的物体。 非自由体：运动受限制的物体。Oθ1

x

O 1O2

y

M13

2、光滑面约束

1 图 .2

3、光滑圆柱铰链约束

1 图 .3

4、固定铰支座约束

5、活动铰支座约束

1. 图 5

6、光滑球铰链约束

图 6 1.

7、固定端约束

1. 图 7

六 、广义坐标 自由度 广义坐标：确定系统在空间位置的 一组

独立参数。 自由度：完整约束时，广义坐标个 数。 运动学是研究运动确定的物体的运 动，所谓已确定的运动是指广义坐 标随时间变化规律已知或可由已知 条件写出。17

运动机构演示

§1.2 点的运动的矢量描述1.2.1、 1.2.1、点的运动方程 对具体实在的点(物体上点、物体 间连接点) 由已知规律的独立变量，求点的运 动量 通常最多三个量足以描述点的运动， 受约束后量的个数减少，写方程， 由公式求出运动量。19