静力学知识点
第一章静力学公理和物体的受力剖析
本章总结
1.静力学是研究物体在力系作用下的平衡条件的科学。
2.静力学公理
公理1力的平行四边形法则。
公理2二力平衡条件。
公理3加减平衡力系原理
公理4作用和反作用定理。
公理5刚化原理。
3.约束和约束力
限制非自由体个别位移的周围物体,称为约束。约束对非自由体施加的力称为约束力。约束力的方向与该约束所能制约的位移方向相反。
4.物体的受力剖析和受力图
画物体受力图时,首先要明晰研究对象(即取分离体)。物体受的力分为主动力和约束力。要注意分清内力与外力,在受力图上通常只画研究对象所受的外力;还要注意斥力和反斥力之间的互相关系。
常见问题
问题一画受力图时,严格按约束性质画,不要凭主观想像与驳斥。
第二章平面力系
本章总结
1.平面汇交力系的合力
(1)几何法:按照力六边形法则,合力矢为
合力作用线通过汇交点。
(2)解析法:合力的解析表达式为
2.平面汇交力系的平衡条件
(1)平衡的必要和充分条件:
(2)平衡的几何条件:平面汇交力系的力六边形自行封闭。
(3)平衡的解析条件(平衡多项式):
3.平面内的力对点O之矩是代数目,记为
通常以逆秒针转向为正,反之为负。
或
4.质心和形心矩
质心是由等值、反向、不共线的两个平行力组成的特殊力系。质心没有合力,也不能用一个力来平衡。
平面质心对物体的作用效应决定于质心矩M的大小和转向,即
式中正减号表示质心的转向摩擦力的分类及影响因素,通常以逆秒针转向为正,反之为负。
质心对平面内任一点的矩等于质心矩,质心矩与矩心的位置无关。
5.同平面内力偶的等效定律:在同平面内的两个质心,假如质心相等,则彼此等效。质心矩是平面质心作用的惟一测度。
6.平面质心系的合成与平衡
合力偶矩等于各分质心矩的代数和,即
平面质心系的平衡条件为
7、平面任意力系
平面任意力系是力的作用线可零乱无章分布但在同一平面内的力系。当物体(含物体系)有一几何对称平面,且力的分别关于此平面对称时,可简化为平面力系估算。还有其他情况也可按平面任意力系估算。
本章使劲的平移定律对平面任意力系进行简化,得到主矢主矩的概念,并进一步对力系简化结果进行讨论;之后得出平面任意力系的平衡条件,得出平衡多项式的三种方式,并用平衡多项式求解一些平衡问题;介绍静定超静定问题的概念,对物体系的平衡问题进行比较多的训练;最后介绍平面简单桁架的概念和内力估算。
常见问题
问题一不要由于这一章的内容简单,就觉得理论热学容易学,而导致惧怕理论热学的印象,这将给前面的学习带来影响。
问题二本章一开始要把握好单个物体的平衡问题与解题方法,这样就能熟练把握物体系平衡问题的解法与解题方法。
问题三在平常做题时,要注意解题方法的训练,能用一个多项式求解的就不用两个多项式,但考试时则不一定这么。
第三章空间力系
本章总结
1.力在空间直角座标轴上的投影
(1)直接投影法
(2)间接投影法(图形见课本)
2.扭矩的估算
(1)力对点的矩是一个定位矢量摩擦力的分类及影响因素,
(2)力对轴的矩是一个代数目,可按下述两种方式求得:
(a)
(b)
(3)力对点的矩与力对通过该点的轴的矩的关系
3.空间质心及其等效定律
(1)质心矩矢
空间质心对质心的作用疗效决定于三个诱因(质心矩大小、力偶作用面方位及形心的转向),它可用质心矩矢
表示,
质心矩矢与矩心无关,是自由矢量。
(2)质心的等效定律:若两个质心的质心矩矢相等,则它们彼此等效。
4.空间力系的合成
(1)空间汇交力系合成为一个通过其汇交点的合力,其合力矢为
(2)空间质心系合成结果为一合力偶,其合力偶矩矢为
(3)空间任意力系向点O简化得一个作用在简化中心O的力
和一个质心,质心矩矢为
,而
(4)空间任意力系简化的最终结果,列表如下:
主矢
主矩
最后结果
说明
平衡
合力偶
此时主矩与简化中心的位置无关
合力
合力作用线通过简化中心
合力
合力作用线离简化中心O的距离为
力螺旋
力螺旋的中心轴通过简化中心
成θ角
力螺旋
力螺旋的中心轴离简化中心O的距离为
5.空间任意力系平衡多项式的基本方式
6.几种特殊力系的平衡多项式
(1)空间汇交力系
(2)空间质心系
(3)空间平行力系若力系中各力与z轴平行,其平衡多项式的基本方式为
(4)平面任意力系若力系在Oxy平面内,其平衡多项式的基本方式为
上述各色,为易于书写,下标i略去。
7.物体重心的座标公式
常见问题
问题一从平面汇交力系、力对点的矩和形心系、任意力系到空间汇交力系、力对点(轴)的矩和形心系、任意力系,似乎有重复之感,但不要惧怕,还要认真对待。
第三章磨擦
本章总结
1.磨擦现象分为滑动磨擦和滚动摩阻两种。
2.滑动磨擦力是在两个物体互相接触的表面之间有相对滑动趋势或有相对滑动时出现的切向约束力。后者称为静滑动磨擦力,前者称为动滑动磨擦力。
(1)静磨擦力的方向与接触面间相对滑动趋势的方向相反,其值满足
静磨擦定理为
其中为静磨擦质数,为法向约束力。
(2)动磨擦力的方向与接触面间相对滑动的速率方向相反,其大小为
其中f为动磨擦质数,通常情况下略大于静磨擦质数。
3.磨擦角为全约束力与法线间倾角的最大值,且有
全约束力与法线间倾角φ的变化范围为
当主动力的合力作用线在磨擦角之内时发生自锁现象。‘
常见问题
问题一在才能确定运动趋势的时侯,要正确画出磨擦力的方向,在不能否确定运动趋势的时侯,磨擦力的方向可以假设。要注意库仑磨擦定理的使用条件,不要一说到磨擦力,就可以等于
。