《平面力系》课件

平面力系平面力系是工程力学中一个重要概念，它指所有作用力都作用在同一个平面上，且力的作用线都在这个平面内的力系课程简介课程目标学习内容

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2.12深入理解平面力系的概念、涵盖力的概念、合成、分解性质、分析方法、平衡等基础知识课程结构学习方法

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4.34本课程将从基础理论逐步深课前预习，课堂认真听讲，入，结合实际案例进行讲解课后及时复习和练习力的概念力是矢量力具有大小和方向，可以用矢量表示力的作用效果力可以改变物体的运动状态或形状力的相互作用力是物体之间的相互作用，力的产生需要两个或多个物体力的表示力的表示方法主要有两种，一种是图形表示法，另一种是解析表示法图形表示法是用带箭头的线段来表示力的大小、方向和作用点箭头指向力的方向，线段的长度代表力的大小，线段的起点代表力的作用点解析表示法是用力的分量来表示力力的分量是指力在互相垂直的坐标轴上的投影力的合成平行四边形法则1两个力合成，大小和方向三角形法则2两个力合成，首尾相接矢量合成3利用坐标系，进行矢量运算力的合成是指将多个力合成为一个力的过程力的合成遵循平行四边形法则、三角形法则和矢量合成等方法这些方法可以帮助我们分析和解决复杂力学问题力的分解分解定义1将一个力分解为两个或多个力的过程称为力的分解平行四边形法则2将力分解为两个相互垂直的分力，通常称为水平分力和垂直分力应用场景3力的分解可以帮助我们分析力和运动，例如研究物体的平衡或物体在斜面上运动受力分析步骤一确定研究对象步骤二识别所有外力首先，要确定研究对象，即分识别作用在研究对象上的所有析其受力情况的物体或系统外力，包括重力、支持力、摩擦力、弹力等步骤三绘制受力图步骤四分析力的平衡根据识别的外力，绘制受力图根据力的平衡条件，分析研究，将所有外力以力的矢量形式对象是否处于平衡状态，或分表示出来，并标明力的方向和析其运动状态大小力偶定义力偶矩力偶的作用力偶由大小相等、方向相反力偶矩是力偶对物体产生的力偶可以使物体绕某一点旋、作用线平行的两个力组成转动效应转力偶矩的大小等于其中一个力偶可以改变物体的转动状力偶不能用一个单独的力来力的大小乘以力偶臂态平衡力偶的性质使物体转动力偶矩合力为零力偶不能使物体产生平动，但能使物体力偶矩的大小由力偶的大小和力偶臂决力偶作用下，合力为零，但力偶矩不为绕轴旋转定，方向由右手螺旋定则决定零平面上直线的平衡合力为零1所有作用在直线上的力的矢量和为零力矩平衡2所有作用在直线上的力的力矩之和为零稳定状态3直线保持静止或匀速直线运动当直线上的所有外力合力为零且所有外力矩之和为零时，直线处于平衡状态直线保持静止或匀速直线运动，体现了牛顿第一定律，即惯性定律平面上三点的平衡平衡条件三个力矢量之和为零，且这三个力的作用线交于一点平衡状态物体处于静止状态或匀速直线运动状态应用场景常用在三点支撑的结构中，例如三脚架、三点悬挂系统等求解方法可以通过矢量三角形法则或力矩平衡方程来求解平衡力的大小和方向平面上四点的平衡平衡条件1四个力矢量和为零矢量运算2使用矢量运算来计算力矢量的和力的分解3将每个力分解成水平和垂直分量平面上四个点的平衡是指四个力作用在一个物体上，使物体保持静止状态满足平衡条件是指四个力矢量和为零为了确定平衡状态，可以使用矢量运算来计算力矢量的和通常，将每个力分解成水平和垂直分量，以简化计算材料的受力分析应力应变12材料内部承受的力导致的内部作用力材料在外力作用下发生的形变程度，，作用于材料的截面上反映材料的变形能力强度刚度34材料抵抗破坏的能力，衡量材料的抗材料抵抗变形的能力，反映材料的硬拉、抗压、抗剪等能力度和弹性静摩擦力静摩擦力是物体之间相互接静摩擦力的方向与物体相对静摩擦力的大小与物体所受静摩擦力的大小有一个极限触并处于相对静止状态时产运动趋势的方向相反的压力和接触面的粗糙程度值，超过该极限值，物体就生的摩擦力有关会发生相对运动动摩擦力滑动摩擦滚动摩擦静摩擦物体在另一物体表面滑动时产生的摩擦一个物体在另一物体表面滚动时产生的物体在另一物体表面静止时产生的摩擦力，也称滑动摩擦力摩擦力，也称滚动摩擦力力，也称静摩擦力平面上机构的平衡静力平衡1机构处于静止状态，所有作用力相互平衡运动平衡2机构处于匀速运动状态，所有作用力相互平衡动态平衡3机构处于加速运动状态，所有作用力相互平衡稳定平衡4机构受到微小扰动后，能自动恢复平衡状态不稳定平衡5机构受到微小扰动后，会偏离平衡状态机构的平衡是指机构处于平衡状态，所有作用力相互平衡机构的平衡状态可以分为静力平衡、运动平衡、动态平衡、稳定平衡和不稳定平衡平面上机构的受力分析机构定义受力分析机构是由多个构件通过运动副平面上机构的受力分析，需要连接而成的，用于传递运动和将机构分解成单个构件，并分力的可动装置机构的运动方析每个构件受到的外力和内力式多样，如转动、移动、滑动等平衡状态机构处于平衡状态时，所有作用在机构上的力合力为零，即机构处于静止状态或匀速运动状态平面上系统的平衡定义平面上系统是指多个刚体或质点组成的系统系统处于平衡状态，则系统中每个刚体或质点都处于平衡状态平衡条件系统合外力为零，系统合外力矩为零分析方法对每个刚体或质点进行受力分析，并分别求解其平衡方程应用可以用来分析各种机械系统，例如起重机、桥梁、建筑物等质心定义重要性质心是刚体上所有微元质量的中心点，它代表刚体质量的集中质心是刚体运动和受力分析的参考点，对于理解刚体平衡和运点动至关重要质心的性质几何中心稳定性

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2.12质心是物体的几何中心，代质心越低，物体越稳定当表着物体所有质量的平均位物体受到外力作用时，质心置位置的变化影响着物体的稳定性运动力学分析

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4.34质心代表着整个物体的运动在力学分析中，质心是一个状态，可以用来描述物体的重要的参考点，可以用来简运动轨迹和速度化物体的受力分析和运动分析平面上刚体的平衡平衡状态1当作用于刚体上的所有外力合力为零，且所有外力偶合力矩为零时，刚体处于平衡状态平衡条件2刚体平衡需要满足两个条件合力为零和合力矩为零平衡类型3刚体平衡可以分为两种静力平衡和动态平衡平面上刚体的受力分析外部作用力约束力力偶外部作用力可以是集中力、分布力约束力是由物体之间的接触产生的力偶是作用于物体上的一对大小相或力偶，用来限制物体的运动等、方向相反、作用线不重合的平行力平面上刚体系统的平衡系统整体1所有刚体都处于平衡状态系统整体2外力合力为零系统整体3外力矩合力矩为零系统整体4各个刚体都满足平衡条件一个刚体系统是指多个刚体相互连接在一起构成的系统当一个刚体系统处于平衡状态时，每个刚体都处于平衡状态，并且整个系统在外力的作用下不会发生运动或转动重力势能定义公式物体由于重力而具有的能量叫做重力势能重力势能的公式为Ep=mgh它取决于物体的位置和质量其中，m为物体的质量，g为重力加速度，h为物体的高度弹性势能弹性势能定义弹性势能计算弹性势能转化弹性势能是指物体由于形变而具有的能弹性势能与弹簧的劲度系数和形变量有当弹簧恢复到初始状态时，储存的弹性量弹簧拉伸或压缩时，储存弹性势能关，可以用公式计算Ep=1/2kx^2势能会转化为其他形式的能量，例如动能或热能功和能量能量守恒功的概念能量不会凭空产生，也不会凭空消失，只会力在力的方向上移动的距离，称为功功是从一种形式转化为另一种形式，或者从一个能量转移的一种形式物体转移到另一个物体势能动能物体由于其位置或状态而具有的能量称为势物体由于运动而具有的能量称为动能能，例如重力势能和弹性势能功的原理力与位移1力做功的大小与力的大小和位移的大小以及力与位移方向之间的夹角有关功的计算2功等于力与位移的乘积，用公式W=F*S表示能量守恒定律3能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体功的原理是力学中的一个重要定理，它揭示了力做功与物体能量变化之间的关系结论与总结平衡分析掌握力系平衡原理，能够分析和解决工程实际问题计算能力能够运用力学知识进行计算，解决实际问题概念理解理解力的概念、力的合成与分解、力偶等基本概念思考与交流本课程介绍了平面力系的概念，并介绍了平面力系平衡的条件，以及如何利用这些条件来分析和解决实际问题在学习过程中，学生需要理解力、力矩、力偶等基本概念，并掌握力的合成、分解、平衡等基本方法学生可以进一步思考以下问题如何将这些概念应用于实际问题？如何提高分析问题和解决问题的能力？如何运用学习到的知识解决日常生活中的力学问题？。