1.1静力学的基本概念和公理(课件）-高一《汽车机械基础》同步教学（北京理工大学出版社）

2023-06-27

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内容正文：

１. １　静力学的基本概念和公理１.１.１　力的概念１. 定义力是物体之间的相互机械作用。力作用的结果是使物体的运动状态及形状发生变化。力使物体的运动状态发生改变，即力的外效应；力使物体的形状发生改变，即力的内效应。２. 力的三要素力对物体作用的效应取决于力的三个要素，即力的大小、方向和作用点。这三个要素通常称为力的三要素。如果改变其中的任何一个，都将改变力对物体的作用效应。力的大小是指物体间相互作用的强弱程度，其单位随所采用的单位制不同而不同。下一页返回１. １　静力学的基本概念和公理本书采用国际单位制（ＳＩ），力的单位用牛顿（中文代号为牛，国际代号为Ｎ）或千牛顿（中文代号为千牛，国际代号为ｋＮ）表示。力的方向包含方位和指向两个意思，如铅直向下、水平向右等。力的作用点指的是力在物体上的作用位置。作用于一点的力，称为集中力。集中力在实际中是不存在的，它是分布力的理想化模型。力是一个具有大小和方向的矢量，可以用一条有向线段来表示。如图1-1所示，用线段的起点（或终点）表示力的作用点，用线段的箭头指向表示力的方向，用线段的长度（按一定的比例尺）表示力的大小。通过力的作用点沿力的方向的直线，称为力的作用线。上一页下一页返回１. １　静力学的基本概念和公理３. 平衡平衡是指物体受到一力系作用而相对于地面保持静止或做匀速直线运动的状态。作用于该物体的力系叫作平衡力系。力系是指作用在物体上的一群力。使物体平衡的力系所满足的条件称为力系的平衡条件。静力学研究物体的平衡问题，实际上就是研究作用于物体上的力系的平衡条件，并利用这些条件解决具体问题。４. 刚体刚体是指在受力情况下保持其几何形状和尺寸不变的物体，亦即受力后任意两点之间的距离保持不变的物体。这是一种理想化了的模型。上一页下一页返回１. １　静力学的基本概念和公理实际上，任何构件在力的作用下或多或少都会产生变形，只是这种变形极其微小。在许多工程问题中，构件的这些微小变形对研究物体的平衡问题可以忽略不计，以使问题得以简化。１.１.２　静力学公理静力学公理是人类从反复实践中总结出来，又经过实践反复检验的，其正确性已被人们所公认。静力学的全部理论，就是以静力学公理为依据导出的，因此，它是静力学的基础。公理一　二力平衡公理　作用于刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的必要和充分条件是：两力大小相等，方向相反，作用线相同（即两个力等值、反向、共线），如图１－２所示。上一页下一页返回１. １　静力学的基本概念和公理这个公理揭示了作用于物体上最简单的力系平衡时，所必须满足的条件。对刚体来说，这个条件是必要与充分的。只受两个力作用而平衡的构件，叫二力构件。二力构件的受力特点是，两个力必沿作用点的连线。可用二力构件来确定反力的方位线。公理二　加减平衡力系公理　在作用于刚体上的任何一个力系上，加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应，即新力系和原力系等效。这个公理常被用来简化某一已知力系。推论１　力的可传性原理　作用于刚体上的力，可以沿其作用线移至刚体内任意一点，而不改变它对刚体的作用效应。上一页下一页返回１. １　静力学的基本概念和公理应该注意的是，力的可传性原理只适用于刚体，而不适用于变形体。公理三　力的平行四边形法则　作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向是以这两个力为边所作的平行四边形的对角线来表示的（见图1－5）。这种合成力的方法，称为矢量加法，合力矢Ｒ等于两个力Ｆ１、Ｆ２的矢量和。表达式为上一页下一页返回１. １　静力学的基本概念和公理为了作图方便，可用简单的作图法来代替平行四边形，如图１－５（ｂ）所示，可从Ａ点作一个与力Ｆ１大小相等、方向相同的矢量，过Ｂ点作一个与力Ｆ２大小相等、方向相同的矢量，则即表示力Ｆ１、Ｆ２的合力Ｒ。这种作图方法，称为力的三角形法则。平行四边形法则既是力的合成法则，也是力的分解法则。例如，沿斜面下滑的物体（见图１－６），有时就把重力Ｐ分解为两个分力，一个是与斜面平行的分力Ｆ，这个力使物体沿斜面下滑；另一个是与斜面垂直的分力Ｎ，这个力使物体下滑时紧贴斜面。这两个分力的大小分别为上一页下一页返回１. １　静力学的基本概念和公理推论２　三力平衡汇交定理　刚体受同一平面内不平行的三力作用而平衡，则三力作用线必汇交于一点（见图１－７）。。当刚体受三个在同一平面但不平行的力作用时，用此定理可确定

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1.1静力学的基本概念和公理(课件）-高一《汽车机械基础》同步教学（北京理工大学出版社）

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