《机械基础》课件 学习情境一 静力学基础.pptx

01单元二静力学学习情境一静力学基础

学习目标：掌握静力学的基本概念和公理；了解约束的基本类型；具备对物体进行受力分析和绘制受力图的能力。学习情境一静力学基础

DAYINTEMPLATE导入折叠梯子的AC、BC杆在C点用铰链连接，并在D、E两处用水平线绳相连。梯子的AC杆上有铅垂载荷F，不计梯子自重和接触面的摩擦。如何画出梯子的受力图？折叠梯子

一、静力学的基本概念和公理（一）静力学的基本概念1.刚体：刚体是指在受力情况下形状和大小都保持不变的物体。2.力的概念（1）力的定义----力是物体间相互的机械作用。力的效应外效应-----物体的运动状态发生变化内效应-----物体产生尺寸及形状变化力的单位为牛顿（N）或千牛顿（kN）

输入你的标题（2）力的三要素力的作用点力的大小力的方向3.力系作用在物体上的若干个力总称为力系。4.平衡的概念物体的平衡，工程上一般是指物体相对于地面保持静止或作匀速直线运动的状态。对同一物体产生相同效应的两个力系互称为等效力系。作用于物体上使之保持平衡的力系称为平衡力系。（一）静力学的基本概念

（二）静力学公理公理1二力平衡公理（a）拉力平衡（b）压力平衡刚体平衡??作用于同一刚体上的两个力，使刚体平衡的充分必要条件是：这两个力大小相等|F1|=|F2|、方向相反F1=-F2，且作用在同一直线上。注意：（1）对刚体来说，二力平衡条件是其平衡的充分必要条件。（2）对变形体或多体来说，二力平衡条件只是其平衡的必要条件，如图（a）和图（b）所示。（3）当物体在两个力作用下处于平衡状态时，我们常把此物体称为二力构件，如图（c）所示；当该物体是杆件时，我们就称其为二力杆，如图（d）所示。（a）变形体（b）多体（c）二力构件（d）二力杆二力平衡条件?

（二）静力学公理公理2加减平衡力系公理在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。推论1力的可传性原理作用于刚体上的力可沿其作用线移动到同一刚体内的任一点，而不改变该力对刚体的作用效果。

（二）静力学公理公理3力的平行四边形法则作用于刚体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由原两力的力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。即:FR=F1+F2推论2三力平衡汇交定理刚体受三力作用而平衡，若其中两力的作用线汇交于一点，则第三个力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共面。

（二）静力学公理公理4作用力与反作用力公理两物体间的作用力和反作用力总是成对出现，且大小相等，方向相反，沿着同一直线，分别作用在两个物体上。二、约束与约束反力（一）约束------限制物体自由运动的条件（其他物体）就称为约束。（二）约束反力约束反力的三个特点：①约束反力的大小一般是未知的。在解决工程问题时，一般已知物体所受的主动力（使物体运动或有运动趋势的力），然后求解约束反力。②约束反力的方向总是与被约束限制的物体的位移方向相反。③约束反力的作用点在物体与约束相接触的位置。

（三）约束的基本类型1.柔性约束约束反力作用于接触点，方向沿绳索背离物体，用符号FT表示。2.光滑面约束约束反力作用于接触点，方向沿接触面上接触点处的公法线方向，且指向被约束物体，用符号FN表示。

（三）约束的基本类型3.光滑铰链约束（1）中间铰链约束。（2）固定铰链支座（3）活动铰链支座4.固定端约束

三、物体的受力分析及受力图

（一）物体的受力分析（二）物体的受力图画受力图的步骤：①确定研究对象，单独画出分离体；②在分离体上画出所有已知的主动力；③据约束类型，在分离体上画出相应的全部约束反力。

例题1如图（a）所示，一匀质球体球心为O，重力为G，用绳索系在天花板上，同时靠在光滑的墙面上（不计球与墙间的摩擦力），试分析球体的受力情况，并画出受力图。GOFTA解：取球体为研究对象。（1）物体受到自身重力（地球引力）G的作用，作用点为重心O，方向沿铅垂线向下。（2）在A点，球体受到绳索的约束，约束反力——绳索的拉力FT的作用，方向沿绳索背离球体的方向。（3）在B点，球体受到斜面的支撑约束，约束反力——斜面支撑力FN的作用，方向沿B点处的公法线指向球体。FNB

例题2如图所示，重力为G的均质圆球O由杆AB、绳索CB与墙支持，各处摩擦不计，分别画出球O与杆AB的受力图。OGFNEFNDFNDFTFAYFAXFNDFTFAADBBDA

例题3如图所示结