2.1力与力偶（课件）-高一《机械基础》同步教学（人民邮电版）

模块二 构件的静力分析 课题一 力与力偶 2.1 课题二 物体受力分析和受力简图 2.2 课题三 平衡方程及其应用 2.3 模块二 构件的静力分析 1．力的概念 力是物体间的相互作用，其效果是使物体的运动状态发生变化，或使 物体变形。 力使物体运动状态发生变化的效应称为力的外效应，使物体产生变形的效应称为力的内效应。力是物体间的相互机械作用，力不能脱离物体而存在。 力的三要素： 对物体作用效果取决于力的大小、方向和作用点三个要素。 力是矢量，具有大小和方向。力的单位以“牛顿”(N)或“千牛”（kN）表示。 三要素中任何一个要素改变，都会使力的作用效果改变。 任务一 力 课题一 力与力偶 2.1 力的图示法 用有向线段能表示力的三要素，如图1.1所示，这种方法叫做力的图示法。 矢量的长度按一定的比例表示力的大小，箭头的指向表示力的方向，线段的起点或终点表示力的作用点。通过作用点，沿着力的方向引出的直线，称为力的作用线。 例如：小车受到100N的推力，可用下图的有向线段来表示。 力的3要素示意图 模块二 构件的静力分析 2．静力学的基本公理 公理1：二力平衡公理 只受两个力作用的刚体，使刚体保持平衡状态的充要条件是：两力等值、反向、共线，如图所示。 刚体处于平衡状态时的受力示意图 公理2：加减平衡力系公理 在已知力系上加上或减去任一平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效应。 模块二 构件的静力分析 推论1：力的可传递原理 作用于刚体上某一点的力可沿其作用线移至刚体上的任一点，而不会改变原力系对刚体的作用效应。如图所示,力作用在刚体上A点和作用在刚体上B点效果是一样的。 力的可传递性 公理3：力的平行四边形公理 作用于物体上某一点的两个力的合力也作用于该点，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成平行四边形的对角线来确定。 模块二 构件的静力分析 推论2：三力平衡汇交定理 刚体上受同一平面内互不平行的三力作用而且相互平衡时，则此三个力的作用线汇交于一点，并在同一平面内。 公理4：作用与反作用公理 两个物体间的作用力和反作用力总是同时存在，且大小相等、方向相反、沿着同一直线（简称等值、反向、共线），分别作用在这两个物体上。 作用力与反作用力 模块二 构件的静力分析 1．力矩的概念和合力矩的定理 人用扳手转动螺母，会感到加在扳手上的力越大，或者力的作用线离中心越远，就越容易转动螺母，如图所示。力使刚体绕某点O转动的效应，不仅与力的大小成正比，而且与O至力作用线的垂直距离成正比。乘积加上适当的正负号，称为力对O点的矩，简称力矩，记作 M(F)=±F.d 力矩 任务二 力矩 模块二 构件的静力分析 注意：力矩在下列两种情况下为零： （1）力等于零； （2）力臂等于零，即力的作用线通过矩心。 合力矩定理 定理：平面汇交力系的合力对平面任一点的矩，等于力系中所有各分力对于该点力矩的代数和，即： 模块二 构件的静力分析 在日常生活中，常遇到力矩平衡的情况。以杆秤为例，不计杆秤自重，重物对O点的力矩大小为，秤砣对O点力矩大小为。力P与对O点的矩必定大小相等，转向相反，使杆秤处于平衡情况，即 各力对转动中心O点的矩的代数和等于零，即合力矩等于零。用公式表示： 力矩的平衡 模块二 构件的静力分析 2 ．力偶和力偶矩 作用在一物体上大小相等、方向相反、作用线平行而不重合的两个力称为力偶。如图所示，用双手转动方向盘、用两手指旋转水龙头、钳工用板牙攻螺纹等，都是施加力偶的例子。力偶用符号表示。力偶的两力之间的垂直距离d称为力偶臂。力偶中两力所在平面称力偶作用面。 实践可得，力偶对物体作用效果的大小，与力F的大小成正比，又与力偶臂d的大小成正比，由此，可用Fd来度量力偶作用效果的大小。 模块二 构件的静力分析 力偶 力偶矩的大小等于力的大小与力偶臂的乘积，正、负号表示力偶的转向，并规定逆时针转向为正，顺时针转向为负。力偶的单位与力矩的单位相同。 如果力偶对物体的作用，可以用另一力偶来代替，则这两个力偶称为等效力偶。若两个在同平面内的力偶，力偶矩相等，则这两个力偶彼此等效。 模块二 构件的静力分析 3．力偶的基本性质： 模块二 构件的静力分析 （1）力偶无合力，力偶不能用一