静力学第一章静力学基本概念与物体受力分析1.1基本要求掌握刚体、平衡、力和力系等静力学基本概念；熟悉工程中常见的几类典型约束及约束力的特征；熟练进行物体或物体系统的受力分析，并正确绘制物体或物体系统的受力图。1.2内容概要1.2.1刚体刚体是指在力的作用下不变形的物体，即刚体内部任意两点之间的距离保持不变。这是一个理想化的模型。在实际问题中，任何物体在力的作用下或多或少都会发生变形。当物体变形不大或变形对所研究的问题没有实质影响，则可将物体抽象为刚体。在静力学中主要以刚体为研究对象，因此静力学也称为刚体静力学。1.2.2平衡平衡是指物体相对于惯性参考系静止或作匀速直线运动。在工程技术问题中，常将固连于地球上的参考系看作惯性参考系。1.2.3力和力系力是物体间相互的机械作用。力对物体的作用产生两种效应：一是使物体的机械运动状态发生改变，例如改变物体运动速度的大小或方向，这种效应称为力的外效应（或称为力的运动效应）；另一是使物体的几何形状发生改变，例如使弹簧伸长或缩短，这种效应称为力的内效应（或称为力的变形效应）。力对物体的作用效应取决于力的三要素：力的大小、力的方向和力的作用点。力是一个矢量，用一带箭头的线段表示，如图1-1所示。图1-1线段的长度AB按一定比例表示力的大小，线段的方位和箭头的指向（由A指向B）表示力的方向，线段的始端A表示力的作用点。在国际单位制（SI制）中，以“牛顿”作为力的单位，用N表示。力系是作用在物体上的一群力。一个作用于物体并使其保持平衡的力系称为平衡力系。如果两个力系分别作用在同一物体上并产生相同的作用效应，则这两个力系称为等效力系。如果一个力和一个力系等效，则称这个力是该力系的合力，而力系中的各个力称为合力的分力。用一个简单力系等效代替一个较为复杂的力系的过程称为力系的简化。按照力系中各个力的作用线在空间的分布情况，可将力系进行分类。即空间力系：力系中各个力的作用线不在同一平面内，则该力系称为空间力系。平面力系：力系中各个力的作用线在同一平面内，则该力系称为平面力系。平行力系：力系中各个力的作用线相互平行，则该力系为平行力系。汇交力系：力系中各个力的作用线汇交于一点，则称为汇交力系。任意力系：力系中各个力的作用线任意分布，则该力系为任意力系。1.2.4约束和约束力在空间可以自由运动，其位移不受到任何限制的物体称为自由体，如空中飞行的飞机、火箭等。工程中的大多数物体，其在某些方向的位移往往受到限制作用，这样的物体称为非自由体，如在钢轨上行驶的火车、安装在轴承中的转轴等，都是非自由体。对非自由体的某些方向的位移起限制作用的周围物体称为约束，如钢轨是火车的约束，轴承是转轴的约束。约束对被约束体的作用实质上是一种力，这种力称为约束反力或约束力。约束力的方向总是与该约束所限制的非自由体的位移方向相反。约束力以外的其他力称为主动力，如重力等。约束力的大小通常不能事先确定，需要根据平衡条件或其他物理规律确定，而主动力的大小一般都是已知的。工程中常见的几种典型约束及其约束力如下：1、柔索由绳索、链条、皮带、钢丝绳等所构成的约束称为柔索。柔索只能限制物体沿柔索伸长方向上的位移。所以柔索的约束力作用在柔索与物体的接触点，作用线沿着柔索，指向背离物体，即为拉力。如图1-2所示。空间汇交力系空间平行力系空间任意力系空间力系平面汇交力系平面平行力系平面任意力系平面力系图1-22、光滑支承面物体和约束的接触面比较光滑，摩擦可以忽略不计时，可称之为光滑支承面。这类约束不能阻止物体沿接触处切面任何方向的位移，而只限制物体沿接触点处的公法线而指向约束方向的位移。光滑支承面的约束力必然通过接触点，方向沿接触面在该点的公法线，指向被约束体。如图1-3所示。3、光滑圆柱铰链物体与固定在地基或机架上的支座有相同直径的孔，用一圆柱销钉联结起来，这种构造称为固定铰链支座，简称为固定铰支，约束简图如图1-4（a）所示。固定铰支只限制物体垂直销钉轴方向的任何位移，其约束力作用线必然通过销钉中心并垂直销钉的轴线，用一对相互垂直的分力和表示。公法线...
