課題一靜力學任務1剖析梯子的受力并畫受力圖任務3剖析平面匯交力系任務2剖析主梁的受力并畫受力圖任務4剖析質心的作用療效任務5剖析平面任意力系1.明晰力、剛體、平衡和約束的概念;2.把握靜力學公理;3.熟悉柔性約束、光滑面約束的性質及相應約束反力的特點;4.把握平衡狀態下物體的受力剖析技巧;課題一靜力學任務1剖析梯子的受力并畫受力圖5.才能確切畫出物體的受力圖。任務1剖析梯子的受力并畫受力圖所受重力為G的梯子AB,一端放置在光滑的水平地面上另一端靠在鉛直的墻壁,在D點通過一根水平鋼纜與墻相連,如圖2-1-2所示。試剖析梯子的受力情況并畫出受力圖。任務引入確定梯子為研究對象,從圖2-1-2中可以看出梯子遭到重力(月球引力)作用,有向上運動的趨勢,但因為遭到光滑地面和墻的支撐,不能向上聯通,同時又遭到水平纜繩的作用,不能沿水平方向滑動。任務剖析任務1剖析梯子的受力并畫受力圖其實,地面、墻和纜繩都對梯子的運動有限制作用,但它們的作用方式和療效有所不同。喪失了地面、墻和纜繩的限制作用,梯子將不能保持原先的靜止狀態。這么,怎樣將周圍物體對梯子的這種作用,通過圖形清楚地抒發下來呢?這就須要了解有關靜力學的基本知識和受力圖的畫法。
一、靜力學的基本概念1.質心:指在受力狀態下能保持其幾何形狀和規格不變的物體。2.力:力是物體間的互相機械作用。力的國際制單位是牛頓或千牛頓,其符號為N和kN。力的大小、方向(包括方位和指向)和作用點的位置,這三個誘因稱為力的三要素。3.平衡:指物體相對于月球保持靜止或作勻速直線運動的狀態。4.受力圖:在工程實際中,為了清晰地表示物體的受力情況,常需把所研究的物體(稱為研究對象)從限制其運動的周圍物體中分離下來,單獨畫出它的簡圖,之后在前面畫出物體所受的力,這樣的圖稱為物體的受力圖。相關知識任務1剖析梯子的受力并畫受力圖二、靜力學公理質心僅受兩個力作用而平衡的充分必要條件是:兩個力大小相等,方向相反,并作用在同一條直線上,即FA=-FB。這個公理闡明了作用于物體上的最簡單的力系在平衡時所必須滿足的條件,它是靜力學中最基本的平衡條件。公理一二力平衡公理任務1剖析梯子的受力并畫受力圖二、靜力學公理在作用于質心上的已知力系上,加上或乘以任一平衡力系,不會改變原力系對質心的作用效應。這個公理常被拿來簡化某一已知力系。根據這一公理,可以得出一個重要結論:作用于質心上的力可以沿其作用線移至質心內任一點二力平衡原理適用于變形體,而不改變該力對質心的作用效應。
這個結論被稱為力的可傳性原理。只適用于質心,對變型體不適用。公理二加減平衡力系公理任務1剖析梯子的受力并畫受力圖二、靜力學公理作用于物體上同一點的兩個力可以合成為一個合力,合力也作用于該點,其大小和方向由以這兩個力為鄰邊所構成的平行四邊形的對角線確定。即合力矢等于這兩個分力矢的矢量和。力的平行四邊形法則總結了最簡單的力系簡化規律,它是較復雜力系合成的主要根據。公理三力的平行四邊形法則任務1剖析梯子的受力并畫受力圖二、靜力學公理當一個物體對另一個物體有斥力時,必然同時造成另一物體對它的反斥力,此斥力與反斥力,總是大小相等,方向相反,作用線相同,并分別作用在這兩個互相作用的物體上。必須指出強調,斥力和反斥力是分別作用于兩個不同物體上的,因而,決不能覺得這兩個力互相平衡,這與二力平衡公理中作用于同一物體上的兩個力有著本質上的區別。公理四作用與反作用公理任務1剖析梯子的受力并畫受力圖三、約束和約束反力一般把這些對物體運動起限制作用的周圍物體稱為約束,遭到約束作用的物體稱為被約束物體。當物體沿某一方向的運動遭到約束限制時,約束必然對該物體有力的作用,這些力稱為約束反斥力,簡稱約束反力。
1.約束和約束反力的概念任務1剖析梯子的受力并畫受力圖三、約束和約束反力由厚實的纜繩、傳動帶、鏈條等柔性物體所構成的約束稱為柔性約束。柔性約束反力作用于聯接點,方向順著柔性件中心線背離被約束物體,一般用符號T表示。2.柔性約束任務1剖析梯子的受力并畫受力圖三、約束和約束反力兩個互相接觸的物體,若不計磨擦,則它們之間的約束稱為光滑面約束。光滑面約束反斥力通過接觸點,方向總是沿接觸面公法線而指向受力物體,一般用符號FN或N表示。3.光滑面約束任務1剖析梯子的受力并畫受力圖1.取梯子AB為研究對象,把梯子從周圍環境中分離下來。2.梯子的受力剖析(1)梯子AB遭到本身重力G的作用(作用于梯子中心O點二力平衡原理適用于變形體,鉛直向上)。(2)在A點,地面支撐