土木工程力学约束与约束反力练习一.pptx

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1、12023/2/10本节课需要解决的问题本节课需要解决的问题:1、约束与约束反力的概念约束与约束反力的概念2、柔索的约束力方向练习柔索的约束力方向练习3、光滑接触面的约束力方向练习光滑接触面的约束力方向练习学习探究第1页/共49页22023/2/10第三节第三节 约束与约束反力（练习一）约束与约束反力（练习一）第2页/共49页32023/2/10一、知识回顾一、知识回顾1、什么是约束？限制物体运动的周围物体。2、约束反力的一般特点？作用在约束与物体接触处，其方向与约束所能限制的运动方向相反。学习探究第3页/共49页42023/2/10一、知识回顾一、知识回顾3、柔体约束的约束反力特点？只能是拉

2、力FT，沿柔索背离被约束物体4、光滑接触面约束的反力特点？只能是压力FN，沿公法线指向被约束物体学习探究第4页/共49页52023/2/10图1-4 FGAB作业：习题集第一章作业：习题集第一章 一填空题（全部）、五作图题第一填空题（全部）、五作图题第1题题绳ACBGD第5页/共49页62023/2/10图1-4（a）作业讲评作业讲评FGABFNAFNBFGAB第6页/共49页72023/2/10作业讲评作业讲评FGABFNAFNB1、方向错误，应该指向圆球2、表示力的字母不对。第7页/共49页82023/2/10图1-4（b）作业讲评作业讲评绳ACBGD绳ACBGDFNAFNBFTD第8页/

3、共49页92023/2/10作业讲评作业讲评绳ACBGDFNAFNBFTD1、力的数量不对，多画了一个2、方向错误，应该垂直于直杆。第9页/共49页102023/2/10基本概念：约束与约束反力基本概念：约束与约束反力第10页/共49页112023/2/10什么是约束？什么是约束？约束：由周围物体构成的、阻碍非自由体移动的限制条件。约束：由周围物体构成的、阻碍非自由体移动的限制条件。第11页/共49页122023/2/10工程上力的分类工程上力的分类力力主动力主动力约束力约束力能主动引起物体运动或能主动引起物体运动或 使物体有运动趋势的力使物体有运动趋势的力 （重力、推力、风力）（重力、推力、

4、风力）阻碍限制物体运动或产阻碍限制物体运动或产 生运动趋势的力生运动趋势的力 （轨道对车轮的力）（轨道对车轮的力）（地板对讲台的力）（地板对讲台的力）荷载荷载第12页/共49页132023/2/10约束反力约束反力：就是约束力，简称反力：就是约束力，简称反力讨论一下水杯受到的约束力是什么方向？讨论一下水杯受到的约束力是什么方向？第13页/共49页142023/2/10大小方向作用点待定通过计通过计算获得算获得与该约与该约束所能束所能阻碍的阻碍的位移方位移方向相反向相反接触接触 部位部位约束反力的特点约束反力的特点第14页/共49页152023/2/10第一种约束：柔体约束第一种约束：柔体约束第

5、15页/共49页162023/2/10柔索只能承受拉力，约束力为拉力，作用线柔索只能承受拉力，约束力为拉力，作用线沿柔索背离物体。沿柔索背离物体。由柔软而不计自重的绳索、链条或胶带等构成由柔软而不计自重的绳索、链条或胶带等构成的约束叫做柔体约束。的约束叫做柔体约束。第16页/共49页172023/2/10大小作用点未知通过计通过计算获得算获得沿着柔沿着柔索中心索中心线，背线，背离物体离物体柔索与柔索与物体的物体的接触点接触点柔体约束反力的特点柔体约束反力的特点拉力FT第17页/共49页182023/2/10方向、作用点：方向、作用点：柔索的约束反力柔索的约束反力F FT T通过接触点，沿柔索通

6、过接触点，沿柔索而而背离背离物体。物体。约束反力约束反力TWA柔体约束非自由体非自由体第18页/共49页192023/2/106030G=100N例题：例题：如下图所示，一小球放置在倾角为如下图所示，一小球放置在倾角为3030的斜面上，为了防止小球滑落用一根与的斜面上，为了防止小球滑落用一根与水平面成水平面成6060角的绳将其固定，试画出小球受到的来自绳子的约束反力。角的绳将其固定，试画出小球受到的来自绳子的约束反力。FT分离体第19页/共49页202023/2/10绳CDE练习：画出蓝色物体的受力图（5分）G 第20页/共49页212023/2/10绳CDE画出蓝色物体的受力图G 分离体G

7、FTD FTE 第21页/共49页222023/2/10第二种约束：光滑接触面约束第二种约束：光滑接触面约束第22页/共49页232023/2/10两物体在接触处的摩擦力可以忽略不计时构成两物体在接触处的摩擦力可以忽略不计时构成的约束叫做光滑接触面约束。的约束叫做光滑接触面约束。第23页/共49页242023/2/10约束力沿接触面公法线方向并指向物体。约束力沿接触面公法线方向并指向物体。FN公法线公法线切线切线第24页/共49页252023/2/10大小作用点未知沿接触沿接触面的公面的公法线方法线方向，指向，指向物体向物体两个物两个物体接触体接触的那点的那点光滑接触面约束反力的特点光滑接触面

8、约束反力的特点压力FN(N)第25页/共49页262023/2/10光滑接触面约束的六种情况 约束类型与约束类型与约束类型与约束类型与实例实例实例实例 球体与球体（圆与圆）公法线是圆心的连线ABB的约束反力：沿着圆心连线，在接触点处，指向B物体（自已）。FNB第26页/共49页272023/2/10光滑接触面约束的六种情况F FN N 圆面与球体（圆与圆弧）公法线是过圆心的竖直线球的约束反力：沿着公法线，在接触点处，指向球体。约束类型与约束类型与约束类型与约束类型与实例实例实例实例第27页/共49页282023/2/10光滑接触面约束的六种情况 平面与球体（直线与圆）公法线：过圆心做平面的垂线

9、球的约束反力：沿着公法线，在接触点处，指向球体。F FN N 约束类型与约束类型与约束类型与约束类型与实例实例实例实例第28页/共49页292023/2/106030G=100N例题：例题：如下图所示，一小球放置在倾角为如下图所示，一小球放置在倾角为3030的斜面上，为了防止小球滑落用一根与的斜面上，为了防止小球滑落用一根与水平面成水平面成6060角的绳将其固定，试画出小球受到的来自斜面的约束反力。角的绳将其固定，试画出小球受到的来自斜面的约束反力。分离体FN过接触点沿公法线指向球体30第29页/共49页302023/2/10光滑接触面约束的六种情况球和尖角A公法线:圆心与接触点的连线球的约束

10、反力：沿着公法线，在接触点处，指向球体。FN 约束类型与约束类型与约束类型与约束类型与实例实例实例实例第30页/共49页312023/2/10光滑接触面约束的六种情况直杆和直角（尖角处）A公法线:过接触点垂直与杆直杆的约束反力：沿着公法线，在接触点处，指向直杆。FN 约束类型与约束类型与约束类型与约束类型与实例实例实例实例第31页/共49页322023/2/10光滑接触面约束的六种情况直杆尖角和平面A公法线:过接触点垂直平面直杆的约束反力：沿着公法线，在接触点处，指向直杆。FNB 约束类型与约束类型与约束类型与约束类型与实例实例实例实例第32页/共49页332023/2/101、所有和圆相关的

11、光滑接触公法线怎么画公法线画法总结公法线画法总结圆和任意物体相接触，圆和任意物体相接触，接触点和圆心的连线，接触点和圆心的连线，即为公法线即为公法线第33页/共49页342023/2/1012345注意：这个点不是此类型第34页/共49页352023/2/102、所有和杆（或者平面）相关的光滑接触公法线怎么画公法线画法总结公法线画法总结平面（直线）和任意平面（直线）和任意物体相接触，物体相接触，过接触过接触点作平面的垂线，点作平面的垂线，即即为公法线为公法线第35页/共49页362023/2/10图1图2图3图4第36页/共49页382023/2/101 1、判断黄色圆球在、判断黄色圆球在A

12、A点、点、B B点处受到的约束反力的方向点处受到的约束反力的方向。练习ABFNAFNBA点公法线:圆心与接触点A的连线球的约束反力：沿着公法线，在接触点处，指向球体。B点公法线:过圆心做平面的垂线第38页/共49页392023/2/102 2、判断黄球在、判断黄球在A A点、点、B B点处受到的约束反力的方向点处受到的约束反力的方向。练习ABCA点公法线:过圆心做平面AC的垂线球的约束反力：沿着公法线，在接触点处，指向球体。B点公法线:过圆心做木板BC的垂线木板FNAFNB第39页/共49页402023/2/10练习ABCC点公法线:过接触点做平面AC的垂线球的约束反力：沿着公法线，在接触点处

13、，指向蓝杆。B点公法线:过圆心做木板BC的垂线FNCFNB3 3、判断蓝杆在、判断蓝杆在B B点、点、C C点处受到的约束反力的方向点处受到的约束反力的方向。木板第40页/共49页412023/2/10练习ABC木板FNCFNB3 3、判断蓝杆在、判断蓝杆在B B点、点、C C点处受到的约束反力的方向点处受到的约束反力的方向。BCFNC分离体第41页/共49页422023/2/10练习ABC木板FNCFNB3 3、判断蓝杆在、判断蓝杆在B B点、点、C C点处受到的约束反力的方向点处受到的约束反力的方向。BCFNC分离体FNB利用分离体画受力图更加简洁第42页/共49页432023/2/10F

14、NEFNDOPF FNFACBDEGFFo练习4 4、判断黄球在、判断黄球在DD点、点、E E点和点和F F点处受到的反力的方向点处受到的反力的方向。第43页/共49页442023/2/10课堂练习ABCDE求左图的杆件和右图的小球的约束反力，摩擦不计，重力都为G.绳第44页/共49页452023/2/10课外作业ABCDE求左图的杆件和右图的小球的约束反力，摩擦不计，重力都为G.绳第45页/共49页462023/2/10作业解答ABCDE求左图的杆件和右图的小球的约束反力，摩擦不计，重力都为G.绳绳FTEFNDFNCFNBFNA第46页/共49页第47页/共49页482023/2/10第48页/共49页492023/2/10感谢您的观看！第49页/共49页