哈工大理論力學(xué)01

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1、理論力學(xué)緒理論力學(xué)論1理論力學(xué)2一、理論力學(xué)的研究對(duì)象和內(nèi)容理論力學(xué)：是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的學(xué)科。機(jī)械運(yùn)動(dòng)：是物體在空間的位置隨時(shí)間的變化。理論力學(xué)的內(nèi)容：靜力學(xué)：研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律，同時(shí)也研究力的一般性質(zhì)和力系的簡(jiǎn)化方法等。運(yùn)動(dòng)學(xué)：研究物體運(yùn)動(dòng)的幾何性質(zhì)，而不研究引起物體運(yùn)動(dòng)的原因。動(dòng)力學(xué)：研究受力物體的運(yùn)動(dòng)與作用力之間的關(guān)系。理論力學(xué)3專業(yè)課技術(shù)基礎(chǔ)課基礎(chǔ)課二、理論力學(xué)的任務(wù)1、理論力學(xué)是一門理論性較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課2、理論力學(xué)是很多專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)例如：材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械零件、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、流體力學(xué)、機(jī)械振動(dòng)等一系列后續(xù)課程的重要

2、基礎(chǔ)。理論力學(xué)4觀察和實(shí)驗(yàn)分析、歸納和總結(jié)力學(xué)最基本規(guī)律抽象、推理和數(shù)學(xué)演繹理論體系用于實(shí)際力學(xué)模型剛體、質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系、彈簧質(zhì)點(diǎn)、彈性體等三、理論力學(xué)的研究方法理論力學(xué)5引言靜力學(xué)是研究物體在力系作用下平衡規(guī)律的科學(xué)。力平系：是指作用在物體上的一群力。衡：是指物體相對(duì)于慣性參考系（地面）保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。靜力學(xué)主要研究：1、物體的受力分析；2、力系的等效替換（簡(jiǎn)化）；3、力系的平衡條件及其應(yīng)用。平衡力系：使物體處于平衡的力系。理論力學(xué)6理論力學(xué)7力的單位：國(guó)際單位制：牛頓(N)、千牛頓(kN)靜力學(xué)基本概念一、力的概念1、定義：力是物體間的相互機(jī)械作用

3、，這種作用可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2、力的效應(yīng)：①運(yùn)動(dòng)效應(yīng)(外效應(yīng)——理論力學(xué)研究)②變形效應(yīng)(內(nèi)效應(yīng)——材料力學(xué)研究)3、力的三要素：大小，方向，作用點(diǎn)FA力是矢量，其表示方法理論力學(xué)8二、剛體剛體就是在力的作用下，大小和形狀都不變的物體。絕對(duì)剛體不存在，但研究力的外效應(yīng)時(shí)可將變形體看成剛體。研究力的內(nèi)效應(yīng)前也將物體看成剛體。剛體內(nèi)部任意兩點(diǎn)間的距離始終不變。不同物體剛體一些基本公理和定理只對(duì)剛體成立，對(duì)可變形的物體不成立。理論力學(xué)9理論力學(xué)10AF1F2公理：是人類經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)而得到的結(jié)論，它被反復(fù)的實(shí)踐所驗(yàn)證，是無須證明而為人們所公認(rèn)的結(jié)論。§1-1靜力

4、學(xué)公理公理1力的平行四邊形法則作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成為一個(gè)合力，此合力也作用于該點(diǎn)，合力的大小和方向由這兩個(gè)力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來確定。1FRFRF1F2即：合力為原兩力的矢量和。FR?F?F2力三角形AF1FRF2A理論力學(xué)11公理2二力平衡條件作用于同一剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡的必要與充分條件是：這兩個(gè)力大小相等

5、F1

6、=

7、F2

8、方向相反F1=－F2(矢量)且在同一直線上。對(duì)多剛體不成立剛體F1F2說明：①對(duì)剛體來說，上面的條件是充要的；②對(duì)變形體來說，上面的條件只是必要條件。F2F1繩子平衡F2F1繩子不平衡F2F1不平衡理論力學(xué)

9、12③二力構(gòu)件：只在兩個(gè)力作用下平衡的剛體叫二力構(gòu)件。在已知的任意力系上加上或減去任意一個(gè)平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用。公理3注意：二力構(gòu)件是不計(jì)自重的。加減平衡力系原理二力桿F1F2F1F2二力構(gòu)件理論力學(xué)13FA推論1：力的可傳性作用于剛體上的力可沿其作用線移到同一剛體內(nèi)的任一點(diǎn)，而不改變?cè)摿?duì)剛體的作用效應(yīng)。因此，對(duì)剛體來說，力作用三要素為：大小，方向，作用線剛體受三力作用而平衡，若其中兩力作用線匯交于一點(diǎn)，則另一力的作用線必匯交于同一點(diǎn)，且三力的作用線共面。(特殊情況下，力在無窮遠(yuǎn)處匯交——平行且共面。)推論2：三力平衡匯交定理AFBF2F1BOAC

10、F3等效AFFBF等效FFB理論力學(xué)14公理4作用和反作用定律（牛頓第三定律）兩物體相互間的作用力總是同時(shí)存在，且等值、反向、共線，分別作用在兩個(gè)物體上。[證]∵F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3為平衡力系，∴F12，F(xiàn)3也為平衡力系。又∵二力平衡必等值、反向、共線，∴三力F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3必匯交，且共面。F12F1ABOCF3F2理論力學(xué)15公理5剛化原理變形體在某一力系作用下處于平衡，若將此變形體變成剛體（剛化為剛體），則平衡狀態(tài)保持不變。公理5告訴我們：處于平衡狀態(tài)的變形體，可用剛體靜力學(xué)的平衡理論。F2F1繩子平衡F2F1剛體平衡理論力學(xué)16一、概念§1-2約束和約束力自由體：

11、位移不受限制的物體叫自由體。非自由體：位移受限制的物體叫非自由體。工程中的絕大多數(shù)物體為非自由體。其位移受到周圍物體的限制。我們稱起限制作用的周圍物體為約束體。約束：由約束體構(gòu)成，對(duì)非自由體的某些位移起限制作用的條件。工程中的約束總是以接觸的方式構(gòu)成的。約束力：約束給被約束物體的力叫約束力。（也稱約束反力）理論力學(xué)17約束力的特點(diǎn)：FPPFN1解除約束，按約束性質(zhì)代之以約束力。FN1FN2FN2對(duì)單個(gè)對(duì)象，為了簡(jiǎn)化約束力大小——待定方向——與該約束所能阻礙的位移方向相反作用點(diǎn)——接觸處F理論力學(xué)18二、約束類型和確定約束力方向的方法1、光滑接觸面的約束：光滑約束