理论力学基础理论力学基础绪论.ppt

理论力学,一、理论力学研究的对象和内容 二、理论力学发展简史 三、学习理论力学的目的 四、学习本课程的要求,目 录,绪 论,绪 论,机械运动产生和变化的原因在于“力”，所以理论力学将原因“力”和结果“运动”分开单独进行研究，获得静力学和运动学，而研究原因和结果之间内在的联系获得动力学。,理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。,所谓机械运动，是指物体在空间的位置随时间的变化。,平衡是机械运动的特殊情况。,理论力学研究的对象,绪 论,静力学：主要研究物体受力分析和力系简化的方法以及各种力系平衡时所应满足的条件。,课程内容：,运动学：只从几何角度来研究物体的运动（位移、速度、加速度、角度、角速度、角加速度）。,动力学：研究受力物体的运动和作用力之间的关系。,理论力学研究的内容,绪 论,理论力学发展简史（中国篇）,赵州桥,赵州桥又名安济桥，建于公元605-618年间，是著名石匠师李春设计的。桥长64.40米，跨径37.02米，是当今世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。,绪 论,达芬奇,说： “力学是数学 的乐园，因为 我们在这里获 得了数学的果 实。”,1.为后续课打基础。因为理论力学是所有力学课程的基础。 2. 培养正确的分析问题和解决问题的能力。特别是逻辑思维的能力、抽象化的能力以及数学计算的能力。 3.学习直接运用理论力学的知识来解决 工程中的某些实际问题。,学习的理论力学目的,学习目的：,绪 论,理论力学,高等数学,材料力学,其它专业课,理论力学与其它课程的关系,与其它课程的关系：,绪 论,保证出勤、认真听课 课后复习、完成作业 不懂就问、按时答疑 拓宽视野、联系实际,学习本课程的要求,学习要求：,绪 论,静力学,第一章 静力学公理和物体的受力分析,目的要求 1深入地理解力、刚体、平衡和约束等重要概念。 2深入理解静力学公理。 3明确和掌握典型约束的特征及约束反力的画法。 4熟练掌握单个物体与物体系统的受力分析。,要求目的,第一章 静力学公理和物体的受力分析,所谓物体的平衡就是指物体相对于周围物体保持其静止或匀速直线运动的状态。,在一般的工程技术问题中，平衡就是指物体相对于地球的平衡，主要是指相对于地面的平衡.,静力学基本概念（一）平衡,第一章 静力学公理和物体的受力分析,刚体是一种理想的力学模型。,刚体在外界的任何作用下形状和大小都始终保持不变的物体。 或者在力的作用下，任意两点间的距离保持不变的物体。,静力学基本概念（二）刚体,第一章 静力学公理和物体的受力分析,静力学基本概念（三）力,第一章 静力学公理和物体的受力分析,4. 力的表示法,5. 力的单位,力是一矢量，用数学上的矢量记号来表示，如图,F, 在国际单位制中，力的单位是牛顿(N) 1 N= 1千克米/秒2 （kg m/s2 )。,印刷体用黑体 字，手写时用 或 表示。,静力学基本概念（三）力,第一章 静力学公理和物体的受力分析,力系：同时作用于物体上的一群力，称为力系。,静力学基本概念（四）力系,平面力系,空间力系,汇交力系,力偶力系,平行力系,任意力系,平面汇交力系,平面力偶力系,平面平行力系,平面任意力系,空间汇交力系,空间力偶力系,空间平行力系,空间任意力系,第一章 静力学公理和物体的受力分析,等效力系对同一物体的作用效果相同的两个力系。,平衡力系能使物体维持平衡的力系。,合 力一个力如果与一个力系等效那么 这个力就是这个力系的合力。,平 衡 力满足平衡条件的力系中，其中任 意一个力为其余力的平衡力。,静力学基本概念（四）力系,第一章 静力学公理和物体的受力分析,1、物体的受力分析：分析物体（包括物体系）受哪些力，每个力的作用位置和方向，并画出物体的受力图。,2、力系的等效替换（或简化）：用一个简单力系等效代替一个复杂力系。,3、建立各种力系的平衡条件：建立各种力系的平衡条件，并应用这些条件解决静力学实际问题 。,静力学研究的主要问题,第一章 静力学公理和物体的受力分析,公理一 (力平行四边形公理),作用于物体上任一点的两个力可合成为作用于同一点的一个力，即合力。合力的矢由原两力的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角矢来表示。,即，合力为原两力的矢量和。,矢量表达式：R= F1+F2,第一节 静力学基本公理,第一章 静力学公理和物体的受力分析,F1,R,公理一 (力平行四边形公理),静力学基本第一节公理,第一章 静力学公理和物体的受力分析,F1,R,公理一 (力平行四边形公理),F2,第一节 静力学基本公理,第一章 静力学公理和物体的受力分析,公理二 (二力平衡公理),要使刚体在两个力作用下维持平衡状态，那么这两个力一定满足以下条件：大小相等、方向相反、沿同一直线作用。,这两个力大小相等 | F1 | = | F2 | , 或 ( F1 = F2 ),只用白体字 F 表示力的 大小，而不 在其上加 或矢量 符号。,指向相反 F1 = F2,作用线共线；,作用于同一个刚体上。,第一节 静力学基本公理,第一章 静力学公理和物体的受力分析,第一节 静力学基本公理,第一章 静力学公理和物体的受力分析,公理三(加减平衡力公理),在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变厡力系对刚体的作用。,=,=,F1 = F2 = F,推论一 (力在刚体上的可传性),作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。,第一节 静力学基本公理,第一章 静力学公理和物体的受力分析,力的可传性可以在生产实践中得到证实：,对于刚体力的三要素：大小、方向、作用线。,注意：力的可传性是指力沿其作用线从刚体上一点移到另一点，而不是从一个刚体移到另外一个刚体。,第一节 静力学基本公理,第一章 静力学公理和物体的受力分析,F1,F,F2,=,证明：,推论二 三力平衡汇交定理,第一节 静力学基本公理,第一章 静力学公理和物体的受力分析,作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三力的作用线通过汇交点。,推论二 三力平衡汇交定理,作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三力的作用线通过汇交点。,F3,A3,第一节 静力学基本公理,=,F,证明：,第一章 静力学公理和物体的受力分析,公理四 (作用和反作用定律 ),两物体间相互作用的一对力,总是大小相等,方向相反,沿同一直线,并分别作用在这两个物体上。,设变形体在已知力系作用下维持平衡状态，则如将这个已变形但平衡的物体变成刚体（刚化），其平衡不受影响。,公理五 (刚化公理),第一节 静力学基本公理,第一章 静力学公理和物体的受力分析,公理五 (刚化公理),反之不一定成立，因对刚体平衡的充分必要条件，对变形体是必要的但非充分的。,柔性体（受拉力平衡）,刚化为刚体（仍平衡）,刚体（受压平衡）,柔性体（受压不能平衡）,第一节 静力学基本公理,第一章 静力学公理和物体的受力分析,第二节约束与约束反力,请看录相 约束及受力分析,