工程力学第1讲静力学基本概念和公理.ppt

工程力学工程力学111静力学基本概念静力学基本概念第一章第一章静力学基础和物体的受力分析静力学基础和物体的受力分析目录12静力学公理静力学公理2教学内容教学内容：静力学公理；力的基本概念、静力学公理；力的基本概念、教学要求：教学要求：1 1、了解平衡的概念以及静力学公理了解平衡的概念以及静力学公理；2 2、理解力的基本概念及其性质。理解力的基本概念及其性质。重点：重点：基本性质、概念的具体应用。基本性质、概念的具体应用。难点：难点：基本性质、概念的具体应用。基本性质、概念的具体应用。学时安排：学时安排：1 13力的单位：力的单位：国际单位制：牛顿(N)千牛顿(kN)一、力的概念一、力的概念1定义定义：力是物体间的相互机械作用，力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变物 体的运动状态或使物体发生变形。2.力的效应：力的效应：运动效应运动效应(外效应外效应)变形效应(内效应)。3.力的三要素：力的三要素：大小，方向，作用点AF1-11-1静力学基本概念静力学基本概念EngineeringMechanics44 4、力系：、力系：是指作用在物体上的一群力。是指作用在物体上的一群力。平衡力系：平衡力系：物体在力系作用下处于平衡。物体在力系作用下处于平衡。平面力系：平面力系：诸力作用线位于同一平面的力系。诸力作用线位于同一平面的力系。空间力系：空间力系：诸力作用线不在同一平面的力系。诸力作用线不在同一平面的力系。汇交力系：汇交力系：作用线汇交于一点的力系。作用线汇交于一点的力系。平行力系：平行力系：作用线相互平行的力系。作用线相互平行的力系。任意力系：任意力系：作用线既不完全汇交于一点，也不完全平行的力系。作用线既不完全汇交于一点，也不完全平行的力系。力偶系：力偶系：全部由力偶组成的力系。全部由力偶组成的力系。等效力系：等效力系：分别作用在同一物体上的效应相同的两个力系。分别作用在同一物体上的效应相同的两个力系。是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。二二.刚体刚体的概念的概念就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。三三.平衡平衡的概念的概念AF1-11-1静力学基本概念静力学基本概念EngineeringMechanics5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：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。实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。公理公理1 1 二力平衡公理二力平衡公理作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：这两个力这两个力大小相等大小相等|F1|=|F2|方向相反方向相反F1=F2 作用线共线，作用线共线，作用于同一个物体上。作用于同一个物体上。1-1 1-1 静力学公理静力学公理EngineeringMechanics6说明说明：对刚体来说，上面的条件是充要的对刚体来说，上面的条件是充要的 二力体二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。对变形体来说，上面的条件只是必要条件对变形体来说，上面的条件只是必要条件(或多体中或多体中)二力杆二力杆1-1 1-1 静力学公理静力学公理EngineeringMechanics7在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。力系对刚体的作用。推论推论1：力的可传性。：力的可传性。作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一点，而不改变该力对刚体的效应。点，而不改变该力对刚体的效应。因此，对刚体来说，力作用三要素为：因此，对刚体来说，力作用三要素为：大小，方向，作用线大小，方向，作用线公理公理2 2 加减平衡力系原理加减平衡力系原理1-1 1-1 静力学公理静力学公理EngineeringMechanics1=8刚体受三力作用而平衡，若其中两力作刚体受三力作用而平衡，若其中两力作用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共面。（于同一点，且三力的作用线共面。（必共面，必共面，在特殊情况下，力在无穷远处汇交在特殊情况下，力在无穷远处汇交平行平行力系。力系。）公理公理3 3 力的平行四边形法则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作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。平行四边形的对角线来表示。推论推论2：三力平衡汇交定理：三力平衡汇交定理F2F1R1-1 1-1 静力学公理静力学公理EngineeringMechanics9公理公理4 4 作用力和反作用力定律作用力和反作用力定律等值、反向、共线、异体、且同时存在。等值、反向、共线、异体、且同时存在。证证为平衡力系，为平衡力系，也为平衡力系。也为平衡力系。又又二力平衡必等值、反向、共线，二力平衡必等值、反向、共线，三力三力必汇交，且共面。必汇交，且共面。例例吊灯吊灯1-1 1-1 静力学公理静力学公理EngineeringMechanics10公理公理5 5 刚化原理刚化原理变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体变成变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体变成刚体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。刚体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。公理公理5告诉我们：处于平衡告诉我们：处于平衡状态的变形体，可用刚体静状态的变形体，可用刚体静力学的平衡理论。力学的平衡理论。1-1 1-1 静力学公理静力学公理EngineeringMechanics11两两个个概概念念力力定义定义效应效应外效应：运动状态变化外效应：运动状态变化理力理力 内效应：形状变化内效应：形状变化材力材力刚体刚体 定义定义“刚刚”与与“钢钢”不同。不同。力的三要素；大小、方向、作用线。力的三要素；大小、方向、作用线。EngineeringMechanics总结1：12公理一公理一 （二力平衡公理）（二力平衡公理）公理二公理二 （加减平衡力系公理）（加减平衡力系公理）推论一推论一（力的可传性原理）（力的可传性原理）公理三公理三 （力的平行四边形法则）（力的平行四边形法则）推论二推论二（三三力力平平衡衡汇汇交定理）交定理）公理四公理四 （作用与反作用公理）（作用与反作用公理）五五个个公公理理、两两个个推推论论总结总结2：公理五公理五 刚化原理刚化原理作业:1-1、1-3 13