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第一篇 静力学
静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。
在静力学中研究的物体都是刚体。所谓刚体,是指在任何力作用下都不发生变形的物体,其表现特征为内部任意两点之间的距离始终保持不变。宇宙中并无刚体存在,刚体是一种理想化的力学模型。这种模型使问题的研究得以简化,所以静力学又称为刚体静力学。
力是物体间相互的机械作用,其作用结果是使物体运动状态或形状发生改变。
力对物体的作用效果取决于三个要素:力的大小、方向、作用点。此即称为力的三要素。力的三要素可用一个矢量来表示。矢量长度按照一定比例表示力的大小;矢量方向为力的作用方向;矢量的起始端或末端为力的作用点(图中的A、B点)。本书用粗体字母F表示力矢量,而用普通字母F表示力的大小。
在国际单位制(SI)中以牛顿(N)作为力的计量单位,有时也用千牛顿(kN),其关系为:1kN=1000N。
力系,是指作用在物体上的一群力。
如果作用在物体上两个力系的作用效果是相同的,则这两个力系互称为等效力系。
不受外力作用的物体可称其为受零力系作用。一个力系如果和零力系等效,该力系称为平衡力系。
在静力学中,我们主要研究以下三个问题。
1.物体的受力分析
分析物体共受几个力作用,每个力的作用位置及其方向。
2.力系的简化
用一个简单力系等效地替换一个复杂力系的过程称为力系的简化。如果某力系和一个力等效,则此力称为该力系的合力,而该力系的各力称为此力的分力。
3.建立各种力系的平衡条件
研究作用于物体上的各种力系所需满足的平衡条件。