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(gè)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(gè)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(jiǎn)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?cè)ο祵?duì)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(diǎn),而不改變?cè)摿?duì)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(diǎn)的兩個(gè)力可以合成為作用于該點(diǎn)的一個(gè)合力,它的大小和方向由以這兩個(gè)力的矢量為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來(lái)表示。在求該點(diǎn)兩個(gè)力的合力時(shí),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(gè)力作用而平衡時(shí),則此三力的作用線必匯交于一點(diǎn)。
公理四:作用與反作用公理
兩個(gè)物體間互相斥力總是同時(shí)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(gè)物體上。
公理五:剛化原理
變型體在已知力系作用下平衡時(shí),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(jiàn)的物體一般分兩種:
既然約束妨礙物體沿個(gè)別方向運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)述二力平衡公理,這么當(dāng)物體順著約束所制約的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí),約束對(duì)其必然有力的作用簡(jiǎn)述二力平衡公理,以限制其運(yùn)動(dòng),這些力稱為約束反力,簡(jiǎn)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(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反,它的作用點(diǎn)就在約束與被約束的物體的接觸點(diǎn),大小可以通過(guò)估算求得。
工程上一般把能使物體主動(dòng)形成運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力稱為主動(dòng)力。一般主動(dòng)力是已知的,約束反力是未知的,它除了與主動(dòng)力的情況有關(guān),同時(shí)也與約束類型有關(guān)。
工程實(shí)際中常見(jiàn)的幾種約束類型及其約束反力的特點(diǎn):