一、靜力學(xué)的基本公理
公理一:二力平衡公理
作用于同一質(zhì)心上的兩個力平衡的必要與充分條件是:力的大小相等,方向相反,作用在同仍然線上。
在兩個力作用下處于平衡的物體稱為二力體,若物體是預(yù)制構(gòu)件或桿件,俗稱二力預(yù)制構(gòu)件或二力桿件,簡稱二力桿。
公理二:加減平衡力系公理
在作用于質(zhì)心的任意力系中,加上或除以平衡力系,并不改變原力系對質(zhì)心作用效應(yīng)。
力的可傳性原理
作用于質(zhì)心上的力可以沿其作用線移至質(zhì)心內(nèi)任意一點,而不改變該力對質(zhì)心的效應(yīng)。由此可知,作用于質(zhì)心上的力是滑移矢量,為此,作用于質(zhì)心上力的三要素為:大小、方向和作用線。
公理三:力的平行四邊形法則
作用于物體上同一點的兩個力可以合成為作用于該點的一個合力,它的大小和方向由以這兩個力的矢量為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對角線來表示。在求該點兩個力的合力時,我們常采用力的三角形法則,如圖b所示。
三力平衡匯交定律
質(zhì)心受同一平面內(nèi)互不平行的三個力作用而平衡時,則此三力的作用線必匯交于一點。
公理四:作用與反作用公理
兩個物體間互相斥力總是同時存在,它們的大小相等,指向相反,并沿同仍然線分別作用在這兩個物體上。
公理五:剛化原理
變型體在已知力系作用下平衡時,若將此變型體視為質(zhì)心(剛化),則其平衡狀態(tài)不變。
二、約束與約束反力
工程上所遇見的物體一般分兩種:
既然約束妨礙物體沿個別方向運(yùn)動簡述二力平衡公理,這么當(dāng)物體順著約束所制約的運(yùn)動方向運(yùn)動或有運(yùn)動趨勢時,約束對其必然有力的作用簡述二力平衡公理,以限制其運(yùn)動,這些力稱為約束反力,簡稱反力。約束反力的方向總是與約束所能制約的物體的運(yùn)動或運(yùn)動趨勢的方向相反,它的作用點就在約束與被約束的物體的接觸點,大小可以通過估算求得。
工程上一般把能使物體主動形成運(yùn)動或運(yùn)動趨勢的力稱為主動力。一般主動力是已知的,約束反力是未知的,它除了與主動力的情況有關(guān),同時也與約束類型有關(guān)。
工程實際中常見的幾種約束類型及其約束反力的特點: