物理单位说明:
在国际单位制中,力的基本单位为牛顿(N)。
换算关系:1N等于地球表面1公斤质量物体受到的引力大小,约等于9.81米每秒平方的加速度(即1kgf=9.81N)。
重力的加速度,常用值设为9.81米每秒平方(g)。
压强单位:
帕斯卡(Pa)是压强的基本单位,其定义为每平方米面积上施加一牛顿力时产生的压强。
力系基本概念:
在物理中,力的分类基于其作用方式及特性。
1. 平面汇交力系:指力的作用线共面的情况,并且各力汇交于同一点。这类力系可以简化为一个合力。
汇交于一点的力系平衡的条件是合力为零。
2. 平面力偶系:由两个等值、反向、不共线的平行力组成,这些力形成一个力偶。
力偶矩是描述力偶特性的物理量,其大小等于力与力偶臂的乘积,方向与转动方向有关。
平面内任意力偶系的平衡条件是合力偶矩为零。
3. 平面平行力系及一般力系:涉及到力的平行移动和等效转换等概念。
力的平移定理指出,可以把一个刚体上的力平移到其他位置,但需附加一个相应的力偶。
约束及固定端约束:
固定端约束不仅限制物体的移动,还限制其转动。
该约束的简化可理解为对物体施加一定的力和力偶。
平衡方程的应用:
平衡方程是描述物理系统平衡状态的重要工具。
对于上述所提到的各种力系,平衡方程的形式有所不同,但都是基于力和力矩的平衡条件推导而来。
示例解析:
例一:在已知条件下,利用平衡方程求解铰链和杆的受力情况。
解法:选取研究对象,绘制受力图,应用平衡方程求解。
例二:分析轧钢机工作机构,通过平衡方程计算支点的约束力。
解法:分析轧钢机结构,选择适当的研究对象,根据平衡条件计算支承反力。
扩展学习:
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