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理论力学第三章.ppt

理论力学第三章.ppt
MB MB (F ) Fd
2、平面任意力系向作用面内一点简化·主矢和主矩
F1' F1 F2' F2
M1 Mo (F1) M2 Mo (F2 )


Fn' Fn Mn Mo (Fn )
FR Fi Fi

MO Mi MO (Fi )
求: A ,C支座处约束力. 解: 取整体,受力图能否这样画?
取整体,画受力图.
求: A,B处的约束力.
解: 取整体,画受力图.
M A 0 12FBy 10P 6P1 4P2 2P 5F 0
解得
FBy 77.5kN
Fiy 0 FAy FBy 2P P1 P2 0
解得
FAy 72.5kN
取吊车梁,画受力图.
MD 0
求:
DC=CE=CA=CB=2l,R=2r=l, 450,
P, 各构件自重不计.
A,E支座处约束力及BD杆受力.
解: 取整体,画受力图.
ME 0
5
FA
2 2l P l 0 2
பைடு நூலகம்
解得
FA


52 8
P
Fix 0
FEx FA cos 450 0
解得
FEx
Fy 0

M A 0

M M
A B

0 0
各力不得与投影轴垂直 A, B 两点连线不得与各力平行
例3-3 已知: P1 700kN, P2 200kN, 尺寸如图;
求: (1)起重机满载和空载时不翻倒,平衡载重P3;

理论力学课件

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理论力学Theoretical Mechanics综合实验楼504 yliu5@要求•上课认真听讲,作笔记,积极思考•及时完成作业考核平时+研究性学习报告+期末绪论1.关于力学2.力学的发展简史3.力学的学科性质4.力学的研究方法5.力学的学科分类6.关于理论力学第1章静力学基本概念§1-1 刚体和力的概念§1-2 静力学公理§1-3 力的解析表示吊车梁的弯曲变形一般不超过跨度(A、B间距离)的1/500,水平方向变形更小。

因此,研究吊车梁的平衡规律时,变形是次要因素,可略去不计。

实际物体受力时,其内部各点间的相对距离都要发生改变,其结果是使物体的形状和尺寸改变,这种改变称为变形(deformation)。

物体变形很小时,变形对物体的运动和平衡的影响甚微,因而在研究力的作用效应时,可以忽略不计,这时的物体便可抽象为刚体(rigid body)。

如果变形体在某一力系作用下已处于平衡,则将此变形体刚化为刚体时,其平衡不变,这一论断称为刚化原理(rigidity principle)。

当研究航天器轨道问题时——质点当研究航天器姿态问题时——刚体、质点系、刚体系2.力的概念力(Force)是物体间相互的机械作用力对物体产生的效应一般可分为两个方面:一是物体运动状态的改变,另一个是物体形状的改变。

通常把前者称为力的运动效应(effect of motion),后者称为力的变形效应(effect of deformation)。

理论力学中把物体都视为刚体,因而只研究力的运动效应,即研究力使刚体的移动或转动状态发生改变这两方面的效应。

来表示,如图。

物体受力一般是通过物体间直接或间接接触进行的。

接触处多数情况下不是一个点,而是具有一定尺寸的面积。

因此无论是施力体还是受力体,其接触处所受的力都是作用在接触面积上的分布力(distributed force)。

当分布力作用面积很小时,为了分析计算方便起见,可以将分布力简化为作用于一点的合力,称为集中力(concentrated force)。

理论力学学习PPT

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第1章 静力学的基本公理与物体的受力分析
结论与讨论
1. 静力学研究作用于物体上力系的平衡。 静力学研究作用于物体上力系的平衡。
物体的受力分析; ★ 物体的受力分析; 力系的等效替换(或简化); ★ 力系的等效替换(或简化); 建立各种力系的平衡条件。 ★ 建立各种力系的平衡条件。
2. 力是物体间相互的机械作用,这种作用使物体的 力是物体间相互的机械作用, 机械运动状态发生变化(包括变形)。 机械运动状态发生变化(包括变形)。 3. 静力学公理是力学的最基本、最普遍的客观规律。 静力学公理是力学的最基本、最普遍的客观规律。
第一篇
静力学
★ 物体的受力分析 ★ 力系的等效替换(或简化) 力系的等效替换(或简化) ★ 建立各种力系的平衡条件
第1章 静力学的基本公理与物体的受力分析
§1-1 刚体和力的概念
刚体——在外界的任何作用下形状和大小都始终保 刚体 在外界的任何作用下形状和大小都始终保 持不变的物体。 或者在力的作用下, 持不变的物体。 或者在力的作用下,任意 两点间的距离保持不变的物体。 两点间的距离保持不变的物体。 刚体是一种理想的力学模型。 刚体是一种理想的力学模型。 一个物体能否视为刚体, 一个物体能否视为刚体,不仅取决于变形的 大小,而且和问题本身的要求有关。 大小,而且和问题本身的要求有关。
第1章 静力学的基本公理与物体的受力分析
公理二(加减平衡力系公理) 公理二(加减平衡力系公理) 可以在作用于 刚体 的任何一个力系上加上或去掉 几个互成平衡的力,而不改变原力系对刚体的作用。 几个互成平衡的力,而不改变原力系对刚体的作用。 推论1 推论1 (力在刚体上的可传性) (力在刚体上的可传性) 力在刚体上的可传性 上的力, 作用于 刚体 上的力,其作用点可以沿作用线在该 刚体内前后任意移动,而不改变它对该刚体的作用。 刚体内前后任意移动,而不改变它对该刚体的作用

理论力学-c3-3

理论力学-c3-3
= ⋅ Ԧ =
2
3
➢ 若正方体绕对角线运动, =
Ԧ =
2
6 3
Ԧ + Ԧ + ,

3
Ԧ + Ԧ + ,则
1
2 2
= ⋅ Ԧ =
2
12
12
平行轴定理
转轴, 平行,距离为。刚体绕穿过质心的轴转动惯量为 ,则
绕轴的转动惯量为
= + 2
(1)啤酒瓶(2)你和镜中人(3)四门塔
22
小结
定点运动,刚体角动量和动能
Ԧ = መ ⋅ ,
1
= ⋅ መ ⋅
2
若取惯量主轴为坐标轴,则
1
መ = 0
0
Ԧ = 1 Ԧ + 2 Ԧ + 3 ,
0
2
0
0
0
3
1
= 1 2 + 2 2 + 3 2
1
2 ,
6
= = 0
2 Τ6
0
0
2

መ =
=

0
2 Τ6
0
6
2
0
0
Τ6
9
2
መ =

6

上式中为单位矩阵,满足
⋅ =
角动量为
2
Ԧ = መ ⋅ =

6



动能为
1
2 2
= ⋅ Ԧ =

2
12
正方体绕质心的角动量与角速度同方向,动能正比于角速度大小








理论力学C(第3次作业)(20210320222904)

理论力学C(第3次作业)(20210320222904)
你选择的答案:说法错误[正确]
正确答案:说法错误
解答参考:
14.刚体作定轴转动时,垂直于转动轴的同一直线上的各点,不但速度的方向相同而且其加速度的方向也相
同。()
你选择的答案:说法正确[正确]
正确答案:说法正确
解答参考:
15.两个作定轴转动的刚体,若其角加速度始终相等,则其转动方程相同。()
你选择的答案:说法错误[正确]
当"0时』<?-0.lltfllC点的速度和加速度分别対4
vc-A^cosO=Kgj,a:=~K^sin0=01*
当』二n/2出时』=aCn/2fi))=n/2rad,导杆在最低忖黑,lit时匸
I<.H
vc=to cos™=0』s=-冗旳xsin—=一氏a
参考答案:
2 2
22.
图示机构中,曲柄可绕固定釉0转动,耳」端与胃杆BC的中点镂接j
18.当点作直线运动时,已知点在某瞬时的速度v=10m/s,则此时的加速度
你选择的答案:说法错误[正确]
正确答案:说法错误
解答参考:
你选择的答案:说法正确
[正确]
正确答案:说法正确
解答参考:
F
'F二阪
20.物体平衡时,摩擦力
的大小
,式中fs为静摩擦因数,Fn为法向约束力。(

你选择的答案:说法错误
[正确]
(D)
滑动与否不能确定
你选择的答案:A [正确]正确答案:A
解答参考:
(A)(a)图示
(B)(b)图示
(C)不能确定
你选择的答案:A[正确]
正确答案:A
解答参考:
9.刚体绕定轴转动时,转角、角速度、角加速度均为代数量,且有

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同时作用于物体的一群力-------力系
汇交力系 平行力系 一般力系
空间力系 平衡力系
平面力系
等效力系
8
四、静力学的基本公理
二力平衡公理 加减平衡力系公理 力的平形四边形法则 作用与反作用定律
9
公理1 二力平衡公理 -最简单的平衡条件
作用在刚体上的两个力,使刚体平 衡的必要和充分条件是:两个力的大小 相等,方向相反,作用线沿同一直线。
适于刚体及变形体 运动状态或平衡状态
17
约束:对非自由体运动起制约作用的周围物体 约束反力:约束作用于被约束物体的力
非自由体:
其运动受到其它物体预加的直接制约的物体
18
约束反力的性质:
约束反力作用于接触点,总是与约束所 能阻止的物体运动方向相反。
若列车是非自由体,其约束体? •铁轨是约束体
•铁轨作用在车轮 上的力为约束力
力偶臂 作用面 力偶矩
m = rBA×F = rAB×F´ 在平面问题中则有 m = ±Fd
作ABC受力图 F
A C
B F
FA
FC
FB
24
2 光滑圆柱铰链约束
首都机场候机楼顶棚拱架支座
铰 (Hinge)
25
固定铰支座
构件的端部与支座有相同直径的圆孔,用一圆柱形销钉连接起 来,支座固定在地基或者其他结构上。这种连接方式称为固定铰链 支座,简称为固定铰支(smooth cylindrical pin support)。桥梁上的 固定支座就是固定铰链支座。
力对刚体的作用决定于:力的大小、方向和作用线。 力是有固定作用线的滑动矢量。
13
根据力的可传性,作D 的受力图,
此受力图是否正确?

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这类约束本身只能承受拉力。
约束力:作用在接触点,方向沿绳索背离物体,常用 F 或 FT 表示。
FT1 A P F’ A F P FT2 F’T2 F’T1
FA
FAy FAx
FAy
3、光滑铰链
这类约束有向心轴承、 圆柱形铰链和固 定铰链支座等。
轴可在孔内任意转动, 也可沿孔的 中心线移动,但轴承阻碍着轴沿径向向外的位移,轴承对轴的约束力 FA 作用在接触点 A, 且沿公法线指向轴心。但随轴所受主动力的变化,接触点位置也随之不同,约束力方向也 随之变化,但无论约束力朝向何方,它的作用线必垂直于轴线并过轴心。
B A A F F B F1 F2 A B F2
可见,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。
作用在刚体上的力的三要素是:力的大小、方向、作用线。 (力的三要素是, 力的大小,方向,作用点) 推理 2——三力平衡汇交定理 作用于刚体上三个相互平衡的力,若其中两个力的作用线汇交于一点,则此 三力必在同一平面内,且第三个力的作用线通过汇交点。 证明: 已知刚体上三个相互平衡的力 F1、 F1 F2、F3,力 F1、F2 汇交于 O。 A 先将 F1、F2 移至汇交于 O,合成得合力 F1 F12,则 F3 应与 F12 平衡,这两个力必共线, F12 O F2 F2、 F3 必共面, 所以三力 F1、 并汇交于点 O。 F
C(孔) FAy A B
4、其它约束
FBx
FN
(1) 滚动支座
在铰链与光滑支承面间,装有几个滚轴。在桥梁、屋架结构中常见,滚动支座可沿支承面移 动,允许由于温度变化而引起结构跨度的自由伸长或缩短。
约束力:垂直于支承面,且过铰链中心,常用 FN 表示。 (2) 球铰链

理论力学课件3


a
a
a
C
D
B
FC
三、平面简单桁架的内力计算
列平衡方程
Fx 0,
FAx FE 0
Fy 0,
FB FAy FC 0
M AF 0, FC a FE a FB 3a 0
求解得
FAx= -2 kN FAy= 2 kN FB = 2 kN
第三章 平面任意力系和平面平行力系
FAy
第三章 平面任意力系和平面平行力系
三、平面简单桁架的内力计算 桁 架 是 工 程 上 常 见 的 结 构 形 式
定义:由若干杆件彼此在两端用适当方式连接而成,受力后几何形状不变的结构。 第三章 平面任意力系和平面平行力系
三、平面简单桁架的内力计算
第三章 平面任意力系和平面平行力系
三、平面简单桁架的内力计算
MO ≠0
合力 FR
大小等于 主矢
此力为原力系的合力,合力的 作用线距简化中心的距离
d MO FR
第三章 平面任意力系和平面平行力系
本章小结
(2)主矢等于零,即 FR’ = 0
主矩 合成结果 MO ≠ 0 合力偶


此力偶为原力系的合力偶, 由简化结果彼此等效知: 此情况下,主矩与简化中 心 O 无关。
已求得: FAx= -2 kN FAy= 2 kN FB = 2 kN
第三章 平面任意力系和平面平行力系
三、平面简单桁架的内力计算
FAy
A
FAx
FAy
A
FAx
F m E FE
a
a
a
a
C
D
FC m
(2)作一截面m-m将三杆截断,取左 FB 部分为分离体,受力分析如左下图,列

理论力学C次作业

理论力学C(第3次作业)本次作业是本门课程本学期的第3次作业,注释如下:一、单项选择题(只有一个选项正确,共11道小题)1.一点作曲线运动,开始时速度v0=10m/s ,某瞬时切向加速度a t=4m/s2,则2s末该点的速度的大小为。

(A)2 m/s(B)18 m/s(C)12 m/s(D)无法确定正确答案:B解答参考:2.点作曲线运动,若其法向加速度越来越大,则该点的速度。

(A)越来越大(B)越来越小(C)大小变化不能确定正确答案:C解答参考:3.若点的运动方程为,则它的运动轨迹是。

(A)半圆弧(B)圆周(C)四分之一圆弧(D)椭圆正确答案:B解答参考:4.图示均质杆的动量p=。

杆的质量为m,绕固定轴O转动,角速度均为。

(A)ml(B)ml(C)ml(D)0正确答案:A解答参考:5.图示均质圆盘质量为m,绕固定轴O转动,角速度均为。

对转轴O的动量矩L O的大小和方向为。

(A)L O=mr2(顺时针方向)(B)L O=mr2(顺时针方向)(C)L O=mr2(顺时针方向)(D)L O=0正确答案:C解答参考:6.已知P= kN,F1=,物体与地面间的静摩擦因数fs=,动摩擦因数fd=则物体所受的摩擦力的大小为。

(A) kN(B) kN(C) kN(D)0正确答案:B解答参考:7.已知物块与水平面间的摩擦角,今用力F1=推动物块,P=1kN。

则物块将。

(A)平衡(B)滑动(C)处于临界平衡状态(D)滑动与否不能确定正确答案:A解答参考:8.物体重P,与水平面之间的摩擦因数为f s。

今欲使物体滑动,分别用(a)图与(b)图所示的两种施力方式,则省力的方式。

(a)(b)(A)(a)图示(B)(b)图示(C)不能确定正确答案:A解答参考:9.刚体绕定轴转动时,转角、角速度、角加速度均为代数量,且有,由此可知,刚体作减速转动的条件是。

(A)(B)(C)与同号(D)与异号正确答案:D解答参考:10.质点在力作用下作匀速圆周运动,则该力的大小。

理论力学第三版-课件PPT


§0.1 力学的研究对象
▪ 力学(mechanics)的研究对象是机
械运动(mechanical motion)
▪ 经典力学研究在弱引力场中宏观物体的
低速运动
▪ 力学: 运动学、(静力学)、动力学
Nature and nature’s law lay hid in night: God said: let Newton be! And all was light!
②绝对时间
③绝对空间
理论力学的学习
▪ 预备知识: 普通力学+高等数学 ▪ 以公理、定律为依据,应用数学推演的
方法导出其他定理和结论
▪ 偏重于问题的提出、求解 ▪ 严格基础训练、强化现代技术应用 ▪ 注重问题的延拓分析 ▪ 培养科学精神
科学是一种方法,它教导人们:一些事物是怎样被了解
的,什么事情是已知的,现在了解到什么程度(因为没有事
▪ 使用时, 可以由两种不同的方法打开文件:
1. 直接打开相应章节的PPT文件; 2. 在电子教案的目录中点击相应的章节.
前言
▪ 本电子出版物是与周衍柏编《理论力学教
程》(第三版)主教材配套的电子教案, 其内 容涵盖了该教材的全部基本知识点, 其中的 章与节完全按照主教材的顺序编排, 每节有 一个小结, 每章有部分作业讲解.
X
a2 2
X
am m
上式取对数
ln[ P] a1lnX 1 a 2lnX 2 amlnX m
把lnX1, lnX2, …,lnXm看做m维空间的“正交基矢”,则 (a1,a2,…,am)相当于“矢量”ln[P]在基矢上的投影.
定理
设某物理问题内涉及n个物理量(包括物理常量) P1, P2,, Pn ,
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理论力学C(第 3 次作业)
本次作业是本门课程本学期的第 3 次作业,注释如下:
一、单项选择题( 只有一个选项正确,共11 道小题)
1. 一点作曲线运动,开始时速度v0=10m/s , 某瞬时切向加速度a t =4m/s
2, 则2s 末该点的速度的大
小为。

(A) 2 m/s
(B) 18 m/s
(C) 12 m/s
(D) 无法确定
你选择的答案: B [ 正确]
正确答案: B
解答参考:
2. 点作曲线运动,若其法向加速度越来越大,则该点的速度。

(A) 越来越大
(B) 越来越小
(C) 大小变化不能确定
你选择的答案: C [ 正确]
正确答案: C
解答参考:
3. 若点的运动方程为,则它的运动轨迹是。

(A) 半圆弧
(B) 圆周
(C) 四分之一圆弧
(D) 椭圆
你选择的答案: B [ 正确]
正确答案: B
解答参考:
4. 图示均质杆的动量p= 。

杆的质量为m,绕固定轴O转动,角速度均为。

(A) ml
(B) ml
(C) ml
(D) 0
你选择的答案: A [ 正确]
正确答案: A
解答参考:
5. 图示均质圆盘质量为m,绕固定轴O转动,角速度均为。

对转轴O的动量矩L O的大小和方向为。

2
( 顺时针方向)
(A) L O=mr
2
(B) L O= m r
( 顺时针方向)
2
(C) L O= m r
( 顺时针方向)
(D) L O = 0
你选择的答案: C [ 正确]
正确答案:C
解答参考:
6. 已知P=1.0 kN ,F1=0.5kN ,物体与地面间的静摩擦因数fs=0.4 ,动摩擦因数fd=0.3 则物体所受的摩擦力的大小为。

(A) 0.3 kN
(B) 0.225 kN
(C) 0.433 kN
(D) 0
你选择的答案: B [ 正确]
正确答案: B
解答参考:
7. 已知物块与水平面间的摩擦角,今用力F1=0.5kN 推动物块,P=1kN。

则物块将。

(A) 平衡
(B) 滑动
(C) 处于临界平衡状态
(D) 滑动与否不能确定
你选择的答案: A [ 正确]
正确答案: A
解答参考:
8. 物体重P,与水平面之间的摩擦因数为 f s。

今欲使物体滑动,分别用(a)图与(b)图所示的两种施力方式,则省力的方式。

(a)
(b)
(A) (a)图示
(B) (b)图示
(C) 不能确定
你选择的答案: A [ 正确]
正确答案: A
解答参考:
9. 刚体绕定轴转动时,转角、角速度、角加速度均为代数量,且有
,由此可知,刚体作减速转动的条件是。

(A)
(B)
(C) 与同号
(D) 与异号
你选择的答案: D [ 正确]
正确答案: D
解答参考:
10. 质点在力作用下作匀速圆周运动,则该力的大小。

(A) 随时间变化
(B) 不随时间变化
(C) 不能确定
你选择的答案: B [ 正确]
正确答案: B
解答参考:
11. 质点在力作用下作匀速圆周运动,则该力的方向。

(A) 随时间变化
(B) 不随时间变化
(C) 不能确定
你选择的答案: A [ 正确]
正确答案:A
解答参考:
二、判断题(判断正误,共9 道小题)
12.定轴转动刚体上与转动轴平行的任一直线上的各点加速度的大小相等,而且方向也相同。

()你选择的答案:说法正确[ 正确]
正确答案:说法正确
解答参考:
13.刚体作平动(移动)时,其上各点的轨迹相同,均为直线。

()
你选择的答案:说法错误[ 正确]
正确答案:说法错误
解答参考:
14.刚体作定轴转动时,垂直于转动轴的同一直线上的各点,不但速度的方向相同而且其加速度的方向也相
同。

()
你选择的答案:说法正确[ 正确]
正确答案:说法正确
解答参考:
15.两个作定轴转动的刚体,若其角加速度始终相等,则其转动方程相同。

()
你选择的答案:说法错误[ 正确]
正确答案:说法错误
解答参考:
16.刚体平动时,若刚体上任一点的运动已知,则其它各点的运动随之确定。

()
你选择的答案:说法正确[ 正确]
正确答案:说法正确
解答参考:
17.运动学只研究物体运动的几何性质,而不涉及引起运动的物理原因。

()
你选择的答案:说法正确[ 正确]
正确答案:说法正确
解答参考:
18.当点作直线运动时,已知点在某瞬时的速度v=10m/s,则此时的加速度。

()你选择的答案:说法错误[ 正确]
正确答案:说法错误
解答参考:
19.在自然坐标系中,如果速度的大小ν=常数,则其切向加速度。

()
你选择的答案:说法正确[ 正确]
正确答案:说法正确
解答参考:
20. 物体平衡时,摩擦力的大小,式中f s 为静摩擦因数,F N 为法向约束力。

()
你选择的答案:说法错误[ 正确]
正确答案:说法错误
解答参考:
(注意:若有主观题目,请按照题目,离线完成,完成后纸质上交学习中心,记录成绩。

在线只需提交客观题答案。

)
三、主观题(共13道小题)
21.
22.
23.
参考答案:24.
参考答案:
25.
参考答案:26.
参考答案:
27.
参考答案:
28.
参考答案:
29. 已知点的运动方程为r( t) = sin 2t i + cos 2tj,其中t 以s 计,r 以m 计;i,j 分别为x、y 方向的
单位矢。

求t = s时,点的速度和加速度。

参考答案:
3 - 6t 2- 15t + 40 ,t 以s 计,x 以m 计。

求:(1)点的30. 点作直线运动,已知其运动方程为x = t
速度为零的时刻;(2)在该瞬时点的位置和加速度以及从t =0 到此瞬时这一时间间隔内,该点经过的路程和位移。

2,s = 100 m,Δx = - 1 参考答案:(1)t = 5 s;(2)x = - 60 m,a = 18 m/s
00 m
31.图示机构的尺寸如下:O1A = O2B= AM = r = 0.2 m,O1O2= AB。

轮O1按= 15 t(t 以s 计,以rad
计)的规律转动。

试求当t = 0.5 s 时,AB 杆的位置及杆上M 点的速度和加速度。

参考答案:
32. 汽车上的雨刷CD固连在横杆AB 上,由曲柄O1A 驱动,如图所示。

已知:O1A = O2B = r=300 mm ,AB = O1O2,曲柄O1A 往复摆动的规律为= ( /4) sin( 2 t) ,其中t 以s 计,以rad 计。

试求在t = 0、( 1/8) s、( 1/4) s 各瞬时雨刷端点C的速度和加速度。

参考答案:
33.搅拌机构如图,O1A =O2B = R= 250 mm,O1A∥O2B。

已知杆O1A 以转速n = 300 r/min 匀速转动,试
求刚性搅棍BAC上C点的轨迹、速度和加速度。

参考答案:。

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