A第2章 平面汇交力系ppt课件.ppt

2 平面汇交力系,理论力学,2-A 平面汇交力系,重点和难点 重点 力在坐标轴上的投影 合力投影定理 汇交力系的平衡条件 求解平衡问题的解析法。 难点 物体系平衡问题中正确选取研究对象,主要内容,2A1 平面汇交力系的合成与平衡几何法 2A2 力在坐标轴上的投影 2A3 平面汇交力系的合成与平衡解析法,2 平面汇交力系,研究方法： 几何法 解析法,平面汇交力系： 各力的作用线位于同一平面内且汇交于一点的力系。,解析法,平面汇交力系,2-1 平面汇交力系合成 与平衡几何法,一、合成的几何法,1.两个共点力的合成,由力的平行四边形法则合成，也可用力的三角形法则合成。,2. 平面汇交力系的合成 (力多边形法则),位置图,力矢图力多边形,结果与次序无关, 结论：平面汇交力系的合成结果是一个力，其作用线通过力系的汇交点，大小及方向可由力多边形的封闭边来表示，即等于各力矢的矢量和。,合成结果,二、平面汇交力系平衡的几何条件,在上述几何法求力系的合力中，合力为零意味着力多边形自行封闭。所以平面汇交力系几何法平衡的必要与充分的条件是：,平面汇交力系平衡的充要条件是：,力多边形自行封闭或力系中各力的矢量和等于零。,例2-1 门式刚架如下图所示，在B点受一水平力F=20 kN，不计刚架自重，求支座A、D的约束力。,用几何法求合成与平衡问题时，可采用图解或应用几何关系数解两种方式。,c,例2-2 棘轮插爪构成的止逆装置，如图所示，已知提升重量W=500 N，d1=42 cm，d2=24 cm，a=12 cm,h=5cm。求插爪及轴承所受的压力。,所求插爪及轴承所受的力与它们对于系统的约束力FB 及FC大小相等、方向相反，均为压力。,（2-4）,2-2 力在坐标轴上的投影,Fx =Fcos =Fsin,Fy =Fcos= Fsin,矢量 F 在轴上的投影不再是矢量而是代数量，并规定其投影的指向与轴的正向相同时为正值，反之为负值。,反之，如果已知力F在坐标轴上的投影Fx和Fy,则该力的大小及方向余弦分别为：,F=Fxi+Fyj,注意力的投影与力的分量之间的区别与联系,矢量,代数量,2-3 平面汇交力系的合成 与平衡解析法,一、合力投影定理,由图可见,即,推广,合力在任一轴上的投影,等于它的各个分力在同一轴上投影的代数和，此即合力投影定理,二、平面汇交力系合成的解析法(投影法),已知FRx,FRy，则可按式(2-4)确定合力FR及其与x轴的夹角：,（2-7）,三、平面汇交力系平衡方程,平面汇交力系平衡的解析条件是：力系中各力在作用面内两个任选的坐标轴上投影的代数和分别等于零。,应用平面汇交力系平衡的解析条件可以求解两个未知量。未知力指向可事先假设坐标系选取以方便为原则,说明：,例2-3,F1=2kN,F2=3kN, F3 =1kN, F4=2.5kN,求力系的合成结果,解,例2-4,图示为一管道支架，由AB与CD杆组成，管道通过拉杆悬挂在水平面杆AB的B端，每个支架负担的管道重为2 kN，不计杆重。求杆CD所受的力和支座A的约束力。,E,解: 取水平杆AB为研究对象，受力图如上页右图所示。 以表示约束力FA与AB的夹角，由平面汇交力系的平衡方程得,解得,例2-5,下图为一索式挖掘机简图。支杆AB由缆索BC支持，土斗D的悬挂位置可借钢丝绳AD和跨过滑轮的钢丝绳DBE决定。 已知土斗及其中土的总重为W=100 kN,=30,=10,=18,=17=7，不计支杆的自重，求平衡时支杆AB和缆索BC所受的力。,解: 首先取土斗D的悬挂点为研究对象，受力图如右上图所示.取坐标系Dxy，列平衡方程,FAB,FBC,FBE,FBD,y,x,由此解得,因为DBE是同一钢丝绳，故,再以滑轮B为研究对象，受力图如右图所示，因滑轮半径与其他尺寸相比很小，故可将作用于滑轮上的力当作平面汇交力系。取坐标系Bxy,由此解得,所求支杆和缆索所受的力与上述求得的力大小相等，方向相反，可见支杆AB受压力。,本章小结,本章研究平面汇交力系的合成与平衡，有两种方法，应重点掌握解析法解平衡问题。平面汇交力系的合成结果只有两种：力系有一合力，或力系平衡。平面汇交力系平衡的充要条件是合力为零，在几何法中表现为力多边形自行封闭，在解析法中则表现为分力在两个坐标轴上投影的代数和均为零，即。两种方法都只能求解两个未知量。求解平衡问题的主要步骤是: (1)选取研究对象；(2)画受力图; (3)应用平衡条件求解；(4)校核和讨论。,