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1、剛體靜力學(xué)基本概念第二章ChapterTwoBasicConceptsofStaticsofRigidBodies2.1靜力學(xué)基本概念2.2約束和約束力2.3受力圖綜合練習(xí)本章內(nèi)容小結(jié)本章基本要求正確掌握力等基本概念和靜力學(xué)公理。正確熟練地掌握各種約束類(lèi)型的性質(zhì)畫(huà)出相應(yīng)的約束力。能熟練地進(jìn)行受力分析，正確地畫(huà)出受力圖。本章基本要求1.力的基本概念定義：力是物體間相互的機(jī)械作用。這種作用有兩種效應(yīng)∶使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化和形狀變化。a小車(chē)的運(yùn)動(dòng)起重機(jī)大梁的變形2.1靜力學(xué)基本概念力對(duì)物體的作用效果決定于?①力的大
2、小力的三要素∶力是矢量ABF力的單位∶牛頓（N)千牛（kN)定位矢量②力的方向③力的作用點(diǎn)xyzOAxyzFFyFxFZijkFzFxFyi+kF=j+F=FixxF=FjyyF=Fkzz力的解析表示∶bFFR力的分類(lèi)作用方式體積力表面力分布情況分布力集中力（重力）分布力的理想化模型——集中力等效力系的概念合力平衡力系使同一個(gè)剛體產(chǎn)生相同作用效應(yīng)的力系。如果某力系與一個(gè)力等效，則這一力稱(chēng)為力系的合力。作用于剛體，并使剛體保持平衡的力系。（零力系）力系的概念作用在物體的力的集合。aaaa=02.靜力學(xué)公理公理1力
3、的平行四邊形法則作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成為一個(gè)合力。合力的作用點(diǎn)仍在該點(diǎn)，合力的大小和方向，由這兩個(gè)力為鄰邊構(gòu)成的平行四邊形地對(duì)角線確定。F=F1F2+AF1F2FAF1F2FRFxFyxy①最簡(jiǎn)單的力系簡(jiǎn)化的規(guī)律，是復(fù)雜力系簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)。②力的分解的依據(jù)③力的三角形法則AF1F2FOF1F2F1FF2F1O2分析和討論為什么帆船逆風(fēng)時(shí)會(huì)走“之”字形路線？帆風(fēng)向分析和討論公理2二力平衡公理作用在同一剛體上的的兩個(gè)力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是，這兩個(gè)力的大小相等、方向相反、且在同一直線上。二力等
4、值、反向、共線。F1F2＝－F2F1AB①是一個(gè)最簡(jiǎn)單的平衡力系。②充分必要條件——?jiǎng)傮w。③用于非剛體是必要而不充分的。④與牛頓第三定律區(qū)分。⑤二力構(gòu)件AB二力桿公理3加減平衡力系原理在已知力上加上或減去任意的平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用。①是力系簡(jiǎn)化的重理論依據(jù)和主要手段。②不適用于變形體。aa證明∶AFBFAFBF1F2BF2F1F2＝－F＝推論1力的可傳性原理作用于剛體上某點(diǎn)的力，可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，并不改變?cè)摿?duì)剛體的作用。①力的可傳性。②力的三要素∶力的大小、方向和作用線。③
5、力是滑動(dòng)矢量。F①力的可傳性。③力是定位矢量?！磷冃误w②力的三要素∶力的大小、方向和作用點(diǎn)。討論剛體F推論2三力平衡匯交定理作用于剛體上三個(gè)相互平衡的力，若其中兩個(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn)，則第三個(gè)力的作用線必通過(guò)此匯交點(diǎn)，且三個(gè)力共面。①該定理說(shuō)明了不平行的三個(gè)力平衡的必要條件。②可用來(lái)確定第三個(gè)力的作用線的方位。作業(yè)：證明該定理ABCF1F2F3O試想你是一名宇航員，你正在太空站外面做太空行走。由于過(guò)于興奮，你忘了時(shí)間，結(jié)果你背包中的燃料在不知不覺(jué)中已消耗殆盡。你將怎樣回到太空站？盡管你的背包已經(jīng)空了，但是只要
6、你把它給扔了，照樣能夠回到太空站。怎樣做到這一點(diǎn)。分析和討論公理4作用和反作用定律（牛頓第三定律）②力總是成對(duì)出現(xiàn)的。③不能認(rèn)為作用力與反作用力相互平衡，組成平衡力系。作用力和反作用力總是同時(shí)存在，兩力的大小相等、方向相反、沿著同一直線，分別作用在兩個(gè)相互作用的物體上。WWFTWFT①該定律概括了物體間相互作用的關(guān)系。公理5剛化原理變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體剛化為剛體，則平衡狀態(tài)保持不變。柔性繩剛性桿①建立了剛體靜力學(xué)與變形體靜力學(xué)的聯(lián)系。②剛體的平衡條件是變形體平衡的必要條件，而非充分條件。
7、2.2約束和約束力1.概念★自由體主動(dòng)力★非自由體Airbus330——限制物體運(yùn)動(dòng)的其他物體。約束——約束施加于被約束物體的力。約束（反）力接觸和連接方式的簡(jiǎn)化模型——約束約束力的方向總是與約束所能阻止物體運(yùn)動(dòng)的方向相反的。如何判斷約束力方向或作用線的位置？約束力的大小未知原則約束的性質(zhì)——接觸面的物理性質(zhì)和連接方式。非理想約束理想約束絕對(duì)光滑存在摩擦2.約束的基本類(lèi)型理想化的柔索不可伸長(zhǎng)，不計(jì)自重，且不能抵抗彎曲。（1）柔性體約束（繩索、傳動(dòng)帶、鏈條）特點(diǎn)∶提供拉力W1W2W2FT1FT2W1FT1FT2F
8、T3未知數(shù)1作用點(diǎn)：在接觸點(diǎn)處或假想截面處方向：總是沿著繩子的方向而背離的物體FT2FT1FT1FT2對(duì)不計(jì)質(zhì)量的光滑繩索而言，各處的拉力都是同樣大小。膠帶約束實(shí)例懸索橋拉索約束實(shí)例（2）光滑接觸面約束法向反力FN特點(diǎn)：提供壓力未知數(shù)1BAOFNwntFN作用點(diǎn)：在接觸處方向：沿著接觸處的公法線方向而指向被支撐物體。齒輪嚙合實(shí)例WABCFBFCFAFNtnWO動(dòng)腦又動(dòng)筆⑶光滑圓柱鉸鏈用
