建筑力学——力矩.ppt

第二节 力矩与平面力偶系 第一课时--力矩 引出疑问： 平面力系如果不汇交了。我们该如何处理这个问题呢？ 力的作用效果是使物体的运动状态发生改变或者物体产生形变，那么物体绕着物体内某一点旋转，算不算是发生了运动状态的改变呢？ 请同学们自由讨论下。 知新： 在大家讨论的结果之后，我们发现： 在力的作用下，物体不仅会发生移动，还会发生转动。 力矩： 为了研究力的转动效应，我们把力的转动效应用力矩来衡量，即力矩是衡量力转动效应的物理量。 力矩符号用M表示。 工程应用： 在我们土木工程中，广泛的使用塔吊，滑轮，绞车等简单机械来搬运或提升笨重的物体，这些机械的特点均在于用较小的力搬运很重的物体。这些都是力矩在实际工程中的应用。 再次提出疑问： 讨论力的转动效应时，我们如何来判断这个转动效应也就是我们所谓的力矩的大小呢？ 关于力臂 趣味体验： 大胆猜测！ 请同学们根据刚刚的趣味体验，大胆猜测一下力矩的大小究竟与力的大小，转动中心和力臂有什么具体的关系？ 力矩的表达方式： 由大量的实验表明，转动效应不仅与力的大小成正比，而且与该力的作用线到转动中心的垂直距离（也就是力臂）成正比。 故：力的转动效应——力矩 M 可由下式计算： M = ± F · d 实践同样表明，改变力的方向时，物体绕转动中心的转向也会随之发生改变。 正负：由于力矩是标量，需要添加正负号来表示区分。通常规定：使物体沿逆时针方向转动的力矩为正，反之为负。 单位：由力矩的公式可得出力矩的单位：力矩是由力与距离的乘积而得。则在国际单位制中，力矩的常用单位是N·m（牛顿·米）或者kN·m（千牛顿·米） 善于思考： 1.根据公式，讨论特殊情况。当力矩为零的时候，有哪些具体情况？ 当施加的力F大小为0，或者力臂d为0（即力的作用线通过矩心）的时候，该力对该点的力矩作用效果为零。 2.如果力沿着力的作用线移动时，这时，力对该点的力矩作用效果改变了么？ 因为该力沿着力的作用线移动，该力的大小和方向都未改变，其力到矩心的垂直线距离不变也就是力臂不变。则该力对该点的力矩作用效果没改变。 小结： 1.力矩是用来衡量力转动效应的物理量。 力矩的概念以及力矩作为一个标量要考虑正负； 力矩的单位 ； 几种特殊情况下力矩的大小。 2.求解简单的力对点求矩 课后作业：书P61 2-9 Page ? * 模板来自于 * BS 1.力的作用效果是什么？ 使物体的运动状态发生改变或者发生形变 2.什么叫做平面汇交力系？ 在平面力系中，各力的作用线都汇交于一点，这样的力系称为平面汇交力系 3.平面汇交力系的平衡条件？ 平面汇交力系的合力为零，即力系中所有各力在两坐标轴上的投影代数和为零。这也是平面汇交力系平衡的充分和必要条件。 子曰：温故而知新，可以为师矣! 温故： 3 B A A B 2 T 2 生活实例： 方向盘 使用方向盘，绕着控制轴承转动 扳手 转动扳手使螺母转动 同学们想想，生活中还有哪些实例呢？ 955T2 1000 T 2 BS 塔吊:用于提升重物 绞车又称为卷扬机，精巧耐用。主要运用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖。 雨篷（倾覆力矩） 3 请同学们分组讨论下！ 其实就是力矩的大小受哪些因素的影响呢？ 1005 T 2 得出结论： 讨论力的转动效应也就是力矩时，主要关心力矩的大小与转动方向。 而这些与力的大小、转动中心（矩心）的位置、动中心到力作用线的垂直距离（力臂）有关。 矩心：使物体围绕一点转动，该点称为矩心，常用字母O表示 力臂：矩心o到力F作用线的垂直距离d称为力臂。 2 d= d= d= O 30度 L O L O L L*sin300 0 L 2 请一位同学走到门口，分别用橡皮筋钩在门上的挂钩上，尝试来把门打开。 请回答： 1.开门过程中你对门施加了力吗？ 2.在整个过程中，你用什么来衡量你施加力的大小？ 3.几次关门，你施加的力相同吗？如果不同，你觉得哪一次施加的力更大？ 1010 5+2 关系？ 2 确定± 力矩用带箭头的弧线段表示。 3 BS 例 1 求图中荷载对A、B两点之矩 解： MA = （±）F·d=- 8（kN）×2 （m） = -16 kN · m MB = （±）F·d=8（kN）×2 （m） = 16 kN · m 1015 T3 联系第一章所学的静力学公理，加减平衡