第一章 静力学基本知识 小结
1) 静力学的基本概念
(a)平衡物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动的状态。
(b)刚体是在任何外力作用下,大小和形状保持不变的物体。
(c)力是物体间相互的机械作用,这种作用使物体的运动状态改变(外效应),或使物体变形(内效应)。力对物体的外效应取决于力的三要素:大小、方向和作用点(或作用线)。
(d)约束是阻碍物体运动的限制物。约束阻碍物体运动趋向的力,称为约束反力。约束反力的方向根据约束的类型来决定,它总是与约束所能阻碍物体的运动方向相反。
2) 静力学基本原理 静力学基本原理揭示了力的基本性质,是静力学的理论基础。
(a)作用与反作用原理说明了物体间相互作用的关系。
(b)二力平衡原理说明了作用在一个刚体上的两个力的平衡条件。
(c)加减平衡力系原理是力系等效代换的基础。
(d)力的平行四边形法则反映了两个力合成的规律。
3) 物体受力分析的基本方法——画受力图 在脱离体上画出所受的全部作用力的图形称为受力图。画受力图先要取出脱离体,画约束反力时,要与被解除的约束一一对应。
4) 力矩及其计算
(a)力矩的概念力矩是力使物体绕矩心转动效应的度量。它等于力的大小与力臂的乘积,在平面问题中它是代数量,一般规定力使物体绕矩心逆时针方向转动为正,反之为负。
(b)合力矩定理平面汇交力系的合力对平面内任一点的力矩,等于力系中各分力对同一点的力矩的代数和。应用合力矩定理常常可以简化力矩的计算。
5) 力偶的基本理论
由等值、反向、作用线平行而不重合的两个力组成的力系,称为力偶。
力偶不能简化为一个力,也不能和一个力成平衡,力偶只能与力偶平衡。
力偶对物体的转动效应取决于力偶的作用面、力偶矩的大小和力偶的转向。
在同一平面内的两个力偶,如果它们力偶矩的代数值相等,则这两个力偶是等效的。或者说,只要保持力偶矩的代数值不变,力偶可在其作用面内任意移转,也可以改变组成力偶的力的大小和力偶臂的长短。
力偶在任一轴上的投影等于零。
力偶中的两个力对其作用面内任一点的矩都等于力偶矩,而与矩心的位置无关。
平面力偶系可合成为一个合力偶,合力偶矩等于各分力偶矩的代数和。即
平面力偶系的平衡条件是各力偶矩的代数和等于零。
6) 平面汇交力系的合成与平衡。
7) 力的平移定理
当一个力平行移动时,必须附加一个力偶才能与原力等效,附加力偶的力偶矩等于原力对新作用点的矩。力的平移定理是平面一般力系简化的依据。
8) 平面一般力系向平面内任一点简化
(a)简化方法与结果
(b)简化的最后结果:或者是一个力,或者是一个力偶,或者平衡。
9) 平面力系的平衡方程
10) 平衡方程的应用
应用平面力系的平衡方程,可以求解单个物体及物体系统的平衡问题。求解时要通过受力分析,恰当地选取研究对象,画出其受力图。选取合适的平衡方程形式;选择好矩心和投影轴,力求做到一个方程只含有一个未知量,以便简化计算。
11) 滑动摩擦
(a)滑动摩擦力
当两个物体相互接触面之间存在相对滑动趋势或发生相对滑动时,彼此之间产生阻碍滑动的力,称为滑动摩擦力。前者为静摩擦力,后者为动摩擦力。
(b)摩擦角
当静摩擦力达到最大值时,全反力与接触面的法线间的夹角‰,称为摩擦角。当作用于物体上的主动力的合力作用线在摩擦角范围内时,不论主动力合力的大小如何,物体总能保持平衡。
(c)考虑摩擦时物体的平衡问题的解题特点
由于静摩擦力的大小有一定的范围,所以物体的平衡也有一定的范围。通常可按物体平衡的临界状态考虑,讨论平衡范围。最大静摩擦力方向总是与物体相对滑动的趋向相反,不能任意假设,物体的滑动趋向可根据主动力来观察。
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