机械设计基础
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1.1 静力学的基本概念

1.力的三要素

由经验知道,力对物体的作用效果取决于力的大小、方向和作用点三个要素。这三个因素叫作力的三要素。在这三要素中,只要任何一个因素发生变化,力对物体的作用效果也就随之改变。

为了衡量力的大小,必须规定力的单位。力的国际单位为牛顿,简称牛,符号 N,它是力的基本单位。

力是具有大小和方向的量,这种量称为矢量。因为力是矢量,所以力的大小与方向可用一个带箭头的直线来表示。线段的长短表示力的大小,箭头的指向表示力的方向,线段的起点或终点表示力的作用点,如图1-1所示。通过力的作用点沿力的方向画的直线叫力的作用线。通常用F表示力的大小。

图1-1 力的三要素

力的作用点是力作用在物体上的部位,实际上,两个物体接触处总占有一定面积,力总是分布作用在一定的面积上,如果力作用的面积很大,就称之为分布力。如果这个面积很小,则可将其抽象为一个点,即为力的作用点,这时的作用力称为集中力。

2.刚体的假设

静力学中常把研究的物体看成刚体。所谓刚体,就是在力的作用下,大小和形状不发生改变的物体。实际上,绝对的刚体是不存在的,它只是在理论力学中被抽象化了的模型。在机械工程中,对在受力作用下,变形微小的构件,研究其机械运动规律时,这种微小的变形对研究结果影响很小,可以忽略不计时,就称这一构件为刚体。但刚体概念的应用并不是绝对的,在理论力学中对受力变形很小的物体,可视为刚体,但在材料力学中这一概念就不适用了。