平面汇交力系PPT课件.ppt
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1、关于平面汇交力系第一张,PPT共七十六页,创作于2022年6月若各力的作用线在同一平面内且若各力的作用线在同一平面内且汇交于一点汇交于一点,则称为平面汇交力系则称为平面汇交力系.平面汇交力系平面汇交力系第二张,PPT共七十六页,创作于2022年6月 在工程实际中,平面汇交力系的实例是很多在工程实际中,平面汇交力系的实例是很多例如例如:起重机的吊钩受钢绳拉力起重机的吊钩受钢绳拉力T Tl l、T T2 2和和 T T3 3的作用的作用第三张,PPT共七十六页,创作于2022年6月例如例如:砖砌基座上的锅炉受重力砖砌基座上的锅炉受重力G和反力和反力 NA和和NB的作用的作用 在工程实际中,平面汇交
2、力系的实例是很多在工程实际中,平面汇交力系的实例是很多第四张,PPT共七十六页,创作于2022年6月2.1 2.1 求平面汇交力系的合力求平面汇交力系的合力1 几何法几何法:两个汇交力的合成两个汇交力的合成:应用平行四边形法则应用平行四边形法则(力三角形法力三角形法)第五张,PPT共七十六页,创作于2022年6月合力等于两分力的矢量和或几何和,如图所示。合力等于两分力的矢量和或几何和,如图所示。OAF1BF2CR合力的大小和方向合力的大小和方向由由 F2 和和 F1 所构成的平行四边所构成的平行四边形的对角线表示形的对角线表示合力的作用点合力的作用点即为原来两力的交点。即为原来两力的交点。第六
3、张,PPT共七十六页,创作于2022年6月 在用力的平行四边形法则求合力时,只要在用力的平行四边形法则求合力时,只要画出其中任一半,即力三角形成够了如图画出其中任一半,即力三角形成够了如图所示因此力的平行四边形法则又称为力三角所示因此力的平行四边形法则又称为力三角形法形法OAF1CF2ROBF1CF2R第七张,PPT共七十六页,创作于2022年6月(2)平面汇交力系的合成平面汇交力系的合成:应用力的多边形法则应用力的多边形法则:设刚体上受到设刚体上受到F1、F2、F3及及F4等许多力的作用,等许多力的作用,它们的作用线在同一平面内,正汇交于它们的作用线在同一平面内,正汇交于O点。点。(如图所示
4、如图所示)第八张,PPT共七十六页,创作于2022年6月(2)平面汇交力系的合成平面汇交力系的合成:应用力的多边形法则应用力的多边形法则:设刚体上受到设刚体上受到F1、F2、F3及及F4等许多力的作用,等许多力的作用,它们的作用线在同一平面内,正汇交于它们的作用线在同一平面内,正汇交于O点。点。(如图所示如图所示)F1A1F2 F3 A2 A4 A3O F4 求合力时,连续利用求合力时,连续利用力的三角形法则,依力的三角形法则,依次求出合力次求出合力R1,R2,R3和和R.第九张,PPT共七十六页,创作于2022年6月求整个力系的合力,中间的合力求整个力系的合力,中间的合力 R1 R2可以可以
5、不必画出,可顺次将力不必画出,可顺次将力Fl、F2、F3等首尾等首尾相接,最后将相接,最后将F1的起点和的起点和F4的终点连接起来,的终点连接起来,即得合力即得合力 R(如图如图)。AF1BF2CF3DF4ERR1R2AF1BF2CF3DF4ER第十张,PPT共七十六页,创作于2022年6月所得出的多边形所得出的多边形ABCDE称为力多边形,称为力多边形,AE称为力多边形的封闭边。称为力多边形的封闭边。AF1BF2CF3DF4ERR1R2AF1BF2CF3DF4ER第十一张,PPT共七十六页,创作于2022年6月平面汇交力系的合成结果是一个力平面汇交力系的合成结果是一个力它的作用线它的作用线:
6、过交汇点过交汇点大小和方向大小和方向:由力多边形的封闭边表示由力多边形的封闭边表示用矢量公式表示为用矢量公式表示为:第十二张,PPT共七十六页,创作于2022年6月画力多边形时,各力的次序是任意的,改变画力多边形时,各力的次序是任意的,改变各力的次序,只影响力多边形的形状,而不各力的次序,只影响力多边形的形状,而不影响合力影响合力 R 的大小和方向的大小和方向AF1BF2CF3DF4ERAF1BF2CF3DF4ER第十三张,PPT共七十六页,创作于2022年6月画力多边形时,各力的次序是任意的,改变画力多边形时,各力的次序是任意的,改变各力的次序,只影响力多边形的形状,而不各力的次序,只影响力
7、多边形的形状,而不影响合力影响合力 R 的大小和方向的大小和方向AF1BF2CF3DF4EREAF1BF2CF3DF4ER第十四张,PPT共七十六页,创作于2022年6月画力多边形时,各力的次序是任意的,改变画力多边形时,各力的次序是任意的,改变各力的次序,只影响力多边形的形状,而不各力的次序,只影响力多边形的形状,而不影响合力影响合力 R 的大小和方向的大小和方向AF1BF2CF3DF4ERAF1BF2CF3DF4ER第十五张,PPT共七十六页,创作于2022年6月 已知平面汇交力系受力图求合力时,已知平面汇交力系受力图求合力时,按比例作矢量合成图。此法多用于按比例作矢量合成图。此法多用于理
8、论推导,求解实际问题时不方便、理论推导,求解实际问题时不方便、不准确,特别当分力多于两个以上时,不准确,特别当分力多于两个以上时,更不用此法求解。更不用此法求解。!第十六张,PPT共七十六页,创作于2022年6月力在轴上的投影力在轴上的投影ABFabFXABFabFXXX力在轴上投影的大小力在轴上投影的大小:等于此力的模乘等于此力的模乘以此力与投影以此力与投影(不一定是与投影轴的正向不一定是与投影轴的正向)所夹锐角的余弦所夹锐角的余弦2 解析法求平面汇交力系的合力解析法求平面汇交力系的合力第十七张,PPT共七十六页,创作于2022年6月ABFabFXABFabFXXX力在轴上投影的正负力在轴上
9、投影的正负:则可直接观察确定则可直接观察确定:当当 为锐角时为锐角时,力的投影为正力的投影为正;当当 为钝角时为钝角时,力的投影为负力的投影为负.第十八张,PPT共七十六页,创作于2022年6月力在坐标轴上的投影力在坐标轴上的投影XYOABFababFXFY当力当力F 在直角坐标在直角坐标轴分解为轴分解为 FX和和 FY两分力时,这两两分力时,这两分力的大小分别分力的大小分别等于力在两轴上等于力在两轴上的投影的绝对值。的投影的绝对值。第十九张,PPT共七十六页,创作于2022年6月合力投影定理合力投影定理:合力在任一轴上的投影合力在任一轴上的投影等于各分力在同轴正投等于各分力在同轴正投影的代数
10、和影的代数和.这就是合这就是合力投影定理力投影定理.XYOABF1CF2DF3Rabcd合力的投影为合力的投影为:ad各分力投影各分力投影的代数和为的代数和为:ab+bc+cd=第二十张,PPT共七十六页,创作于2022年6月 解析法平面汇交力系的合力解析法平面汇交力系的合力:将分力投影在直角坐标轴上将分力投影在直角坐标轴上;求分力在坐标轴上的代数和求分力在坐标轴上的代数和:RX=FX RY=FY合力的大小和方向用合力的大小和方向用 R,角度角度,表示表示RYYXRXR第二十一张,PPT共七十六页,创作于2022年6月大小大小方向方向RYYXRXR第二十二张,PPT共七十六页,创作于2022年
11、6月 例例1 一吊环受到三条钢丝绳的拉力,如图一吊环受到三条钢丝绳的拉力,如图所示所示,已知已知F1=2000N,水平向左;,水平向左;F22500N,与水平成与水平成30角;角;F3l 500N,铅直向下铅直向下.试用试用解析法求合力的大小及方向,解析法求合力的大小及方向,F1F2F3YX第二十三张,PPT共七十六页,创作于2022年6月 解解:取坐标轴如图。取坐标轴如图。分别计算各力的分别计算各力的投影。投影。F2X=-F2 cos30=-25000.866=-2170NF3X=0F1F2F3YXF1X=-F1=2000N第二十四张,PPT共七十六页,创作于2022年6月F1Y=0F2Y=
12、-F2 sin30=-25000.5=-1250NF3Y=-F3=-1500N 解解:取坐标轴如图。取坐标轴如图。分别计算各力的分别计算各力的投影。投影。F1F2F3YX第二十五张,PPT共七十六页,创作于2022年6月YXORXRRYRX=FX=-2000 2170+0=-4170NRY=FY=0 1250-1500=-2750N合力的大小合力的大小:第二十六张,PPT共七十六页,创作于2022年6月YXORXRRYRX=FX=-4170NRY=FY=-2750N合力的方向合力的方向:由于由于RX和和RX都是负值,都是负值,所以合力只应在第三象限所以合力只应在第三象限 =33.5 第二十七张
13、,PPT共七十六页,创作于2022年6月2.22.2平面汇交力系的平衡条件平面汇交力系的平衡条件及应用及应用1 平衡的几何条件平衡的几何条件:要使平面汇交力要使平面汇交力系成为平衡力系,系成为平衡力系,力的多边形力的多边形自行封闭自行封闭必要充分条件必要充分条件 第二十八张,PPT共七十六页,创作于2022年6月设刚体上作用一平面汇交力系设刚体上作用一平面汇交力系(图图)。现按。现按力的多边形法则合成力的多边形法则合成:F1F2F3F4若第一个力的起点与最后一个力的终点恰好若第一个力的起点与最后一个力的终点恰好互相连接而构成一个自行封闭的力多边形,互相连接而构成一个自行封闭的力多边形,即表示力
14、系的合力即表示力系的合力 R R 等于零,则此力系为等于零,则此力系为平衡力系平衡力系.第二十九张,PPT共七十六页,创作于2022年6月例例 刚体上作用一平面汇交力系刚体上作用一平面汇交力系,五个力大小五个力大小 相等相等,彼此夹彼此夹72角角F4F3F2F1F5F1F2F3F4F5力多边形为正五边形力多边形为正五边形,力矢量自行闭合力矢量自行闭合第三十张,PPT共七十六页,创作于2022年6月用作图法求解平面汇交力系的平衡问题用作图法求解平面汇交力系的平衡问题:按比例先画出封闭的力多边形按比例先画出封闭的力多边形 用尺和量角器在图上直接量得所要求的用尺和量角器在图上直接量得所要求的 未知量
15、未知量也可采用数解法,即根据图形的边角关系,也可采用数解法,即根据图形的边角关系,用三角公式计算出所要求的未知量。用三角公式计算出所要求的未知量。第三十一张,PPT共七十六页,创作于2022年6月 起重机吊起的减速箱盖重起重机吊起的减速箱盖重W900 N,两根钢丝绳两根钢丝绳AB和和AC与沿垂线的夹角分别为与沿垂线的夹角分别为45,30试求箱盖匀速吊起时,试求箱盖匀速吊起时,钢丝绳钢丝绳AB和和AC的张力。的张力。例例1第三十二张,PPT共七十六页,创作于2022年6月 例例1 起重机吊起的减速箱盖重起重机吊起的减速箱盖重W900 N,两根钢丝绳两根钢丝绳AB和和AC与沿垂线的夹角分别为与沿垂
16、线的夹角分别为45,30试求箱盖匀速吊起时,试求箱盖匀速吊起时,钢丝绳钢丝绳AB和和AC的张力。的张力。选箱盖为研究对象,选箱盖为研究对象,画它的受力图画它的受力图解解:三个力必汇交于吊环三个力必汇交于吊环 中心中心A。画力三角形画力三角形第三十三张,PPT共七十六页,创作于2022年6月选箱盖为研究对象,选箱盖为研究对象,画它的受力图画它的受力图解解:三个力必汇交于吊环三个力必汇交于吊环 中心中心A。画力三角形画力三角形bcTABaTACW4530 如果力三角形的几何如果力三角形的几何关系不复杂,可以选关系不复杂,可以选用数解法,运用三角用数解法,运用三角公式来计算公式来计算:第三十四张,P
17、PT共七十六页,创作于2022年6月bcTABaTACW4530 如果力三角形的几何如果力三角形的几何关系不复杂,可以选关系不复杂,可以选用数解法,运用三角用数解法,运用三角公式来计算公式来计算:TABTAC第三十五张,PPT共七十六页,创作于2022年6月bcTABaTACW4530 如果力三角形的几何如果力三角形的几何关系不复杂,可以选关系不复杂,可以选用数解法,运用三角用数解法,运用三角公式来计算公式来计算:如果在画力三角形时,主动力如果在画力三角形时,主动力W是按比例尺是按比例尺画出,则可在力三角形中直接量出结果画出,则可在力三角形中直接量出结果TAB=460N TAC=660N第三十
18、六张,PPT共七十六页,创作于2022年6月平面汇交平面汇交力系平衡力系平衡力系中各个力在两个力系中各个力在两个坐标轴上投影的代数坐标轴上投影的代数和分别等于零。和分别等于零。平面汇交力系平衡的解析条件平面汇交力系平衡的解析条件 由由:得得:该式为平面汇交力该式为平面汇交力系的平衡方程系的平衡方程2 平面汇交力系平衡的解析条件平面汇交力系平衡的解析条件(平平衡方程衡方程)第三十七张,PPT共七十六页,创作于2022年6月2 平面汇交力系平衡的解析条件平面汇交力系平衡的解析条件(平衡方程平衡方程)在列平衡方程时注意在列平衡方程时注意:坐标轴是可以任意选取的,坐标轴是可以任意选取的,可以列出任意数
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