法向反力

第一章静力学公理及物体的受力分析1.1静力学的基本概念1.2静力学公理1.3约束与约束反力1.4物体的受力分析和受力图例题1.1静力学的基本概念1.1.1刚体所谓刚体是指在任意力(或力系)作用下不变形的物体。其特点表现为物体受力后内部任意两点的距离始终保持不变。这是一种理想化的力学模型。1.1.2力力是物体间相互的机械作用，这种作用对物体产生两种效应，即引起物体机械运动状态的变化和使物体产生变形，前者称为力的外效应或运动效应，后者称为力的内效应或变形效应。1.2静力学公理公理1力的平行四边形法则作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。或者说，合力矢等于两个分力矢的矢量和，即12RF=F+F1F2FRF1F2FRF1F2FRF公理2二力平衡公理该公理给出了作用在刚体上的最简单的力系平衡时所必须满足的条件，它是以后推证平衡条件的基础。这个条件对于刚体是充分必要的；对于变形体只是必要但不是充分的。只在两个力作用下平衡的构件，称为二力构件(简称二力杆)。由二力平衡公理可知，二力杆所受的两个力必定沿两力作用点的连线且等值、反向。作用在同一刚体上的两个力使刚体平衡的必要与充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上。如图所示的刚体在力和作用下平衡，则有1F2F21FF1F2F公理3加减平衡力系公理在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不会改变原力系对刚体的作用效果。该公理提供了力系简化的重要理论基础。推论1力的可传性原理作用在刚体上的力，可以沿其作用线移到刚体内任意点而不改变该力对刚体的作用效果。由此可见，作用在刚体上的力的三要素可表示为力的大小、方向和作用线。作用于刚体上的力可以沿着作用线移动，这种矢量称为滑动矢量。F==FABF1ABBF2F1A推论2三力平衡汇交定理1FA2FB3FCO2F1F12F三力平衡汇交定理说明了不平行的三个力平衡的必要条件。但是，值得注意的是，三力汇交是刚体平衡的必要条件，但非充分条件。当刚体在三个力作用下处于平衡时，若其中任何两个力的作用线相交于一点。则第三个力的作用线亦必交于同一点且三个力的作用线共面。公理4作用与反作用公理作用力和反作用力总是同时存在，两力的大小相等方向相反,沿同一直线分别作用在两个相互作用的物体上。公理5刚化原理柔性体（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）这个原理提供了把变形体抽象成刚体的条件，建立了刚体力学与变形体力学的联系。刚体的平衡条件对变形体来说只是必要的，而不是充分的。1.3静力学的基本概念1.3.1柔性体约束(柔索约束)胶带、绳索、传动带、链条等均属于柔索约束。ABCDGAB1F2FG2'F1'F3FDC所谓约束是指对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。约束作用于被约束物体上的力称为约束反力，正是约束反力阻碍物体沿某些方向运动。1O2O1O2F1F1'F2'F2O1.3.2光滑接触面约束NAFGAGAGNBFBGBCNCFC光滑接触表面的约束反力作用在接触点上，方向沿接触表面的公法线，指向被约束的物体，恒为压力。光滑接触面的反力又叫法向反力。光滑接触面约束动画光滑接触面约束动画1.3.2光滑铰链约束1．中间铰链RFRxFRyF2销钉12．固定铰链支座约束3．活动铰链支座约束固定铰链支座和活动铰链支座实例固定铰链支座活动铰链支座4．二力杆约束BBCFCBFCBAxFAyFDABC'FGBCDAG只在两个约束反力的作用下平衡的杆称为二力杆。CDBAGABFBABAF链杆约束5．向心轴承AAyFAxFAFA1.4物体的受力分析和受力图确定构件受了几个力，每个力的位置和力的作用方向，这种分析过程称为物体的受力分析。表示物体受力情况的简明图形称为受力图。FNAFNBFPABFBAP【例1-1】如图所示的碾子，重量为P。在压路面时受到一石块的阻碍，不计摩擦，画出碾子的受力图。【例1-2】重量为Ｐ的梯子AB放在水平面和铅垂墙壁上。在D点用水平绳索DE与墙面相连，如图所示。不计摩擦，试画出梯子AB的受力图。ECABPDDBFDFCFCABP【例1-5】在如图所示的吊架结构中，物体H重量为G，滑轮及各杆自重不计。试分别画出杆AB、杆BE、滑轮C及整个系统的受力图。AxFAyFBEFABeECCxFCyFADBCEHGBEEBFBEFCDFCxFCyFCHGAxFCDFEBFAyFBCHGEA谢谢！