一、靜力學
一、靜力學公理,受力分析
1、靜力學四個公理意義與作用
2、受力分析(力學的基本功)
(1)約束與約束力
光滑面約束及其約束力
柔索類約束
光滑鉸鏈約束:軸承,光滑圓柱鉸鏈(中間鉸),固定鉸支座
滾動鉸支座(光滑面約束與光滑鉸鏈約束的結合)
固定端約束
(2)受力圖:分離體,主動力,約束力
二、平面力系
平面力系分類
平面力系的可能結果:《合成?(合力,合力偶,主向量和主矩,),平衡?>
研究方法:幾何法,解析法(投影法)
(一)平面匯交力系
個獨立的平兩衡方程,可以求兩個未知量(大小或方向)
(二)力矩與力偶
1、力對點之矩:(代數量),合力矩定理
2、力偶
(1)力偶的概念
(2)力偶矩:(力偶的轉動效應度量)
(3)力偶的性質
(4)平面力偶係和合成與平衡:
(三)平面任意力系
1、力的平移定理
2、力系向一點簡化
3,主向量與主矩的概念與計算
4、平面任意力系的平衡方程
三個獨立方程,是平面力系最一般方程。
5、物體系統的平衡計算,靜定與超靜定問題。
本章應用:
1、支座反力計算題。2、簡單力系簡化的結果。
圖示覆合梁,荷載及尺寸如圖所示,桿重不計。已知q=20kn/m,l=2m,求1、2杆的內力以及固定端a處的約束反力
三、空間力系
空間力系分類
空間力系的可能結果:《合成?,平衡?>
研究方法:幾何法,解析法(投影法):空間座標系,一次,二次投影法
1、空間匯交力系
2、空間力對點之矩和對軸之矩
空間力對點之矩是向量(力矩作用面,轉軸,右手螺旋)
空間力對軸之矩是代數量:
兩者的關係:
3、空間力偶
空間力偶是向量(力偶作用面,轉軸,右手螺旋)
4、空間任意力系向一點簡化:主向量和主矩向量
5、空間任意力系平衡方程:
, 空間力系最一般方程,6個。
6、重心,形心,質心。
四、摩擦
1、靜滑動摩擦力與最大靜滑動摩擦力
2、摩擦角與自鎖
什麼是摩擦角?什麼是自鎖?
本章應用
1用自鎖判別物塊重p,靜止非臨界平衡;臨界平衡;滑動;不確定
2考慮摩擦時的平衡(考慮摩擦力,仍然平衡。注意平衡得範圍)
均質杆ab,重為p,均質圓柱o,半徑r,重w=0.5p,兩者在a處鉸接,放在粗糙的水平面上,已知oa水平,且,圓柱、杆與水平面的摩擦係數均為,求至少為多少時系統可以平衡?
1、受力圖:
2、先由平衡計算法向反力
,, ,,
3、如果b處先達到臨界狀態,
取ab杆平衡
, 不滑動則,得
4、如果c處先達到臨界狀態,
取圓柱平衡:
,, 不滑動則,
全部不滑動(兩者之中的大的)
二、運動學
第五章:點的運動描述
1、位置(運動方程)
向量法直角座標法:,軌跡:消去t
弧座標:
2、速度
向量法,
直角座標法:,
弧座標:,
3、加速度
向量法,
直角座標法:,
弧座標:,
第六章:剛體的簡單運動
1、剛體平移
什麼是平移,平移特點
2、剛體定軸轉動
描述整體運動;
(1)轉角方程
(2)角速度:,
(3)角加速度
(4)勻速勻變速轉動,,
(5)轉動剛體上各點的速度加速度分布
,,,(6)傳動比
(7)用向量表示角速度和角加速度
圖示機構,端點c的加速度大小?;方向是?;
第七章點的運動合成
1、概念
兩組座標:動系,靜系
三種運動:相對運動,牽連運動、絕對運動。
2、點的速度合成定理:
3、牽連運動為平動時的加速度合成定理:
第八章剛體平面運動
1、剛體平面運動分解:
平面運動可任取基點,而分解隨同基點平動與繞基點相對轉動。平移速度、加速度與基點的選擇有關,繞基點的角速度角加速度與基點選擇無關。
2、平面圖形內各點速度求法:
(1)基點法:
(2)速度投影法
(3)速度瞬心法
3、平面圖形內各點加速度求法:
基點法:
圖示平面鉸接機構,已知oa長為,角速度為。cd長為,角速度。在圖示位置oa與ab垂直,bc與ab的夾角為,cd與ab平行,求該瞬時b點的速度
速度投影定理
從ab看:,
從bc看:,
比較可知:,所以
所以:三動力學
第九章1、動力學基本定律:主要是
2、質點運動微分方程:基本定律的導數形式。
第十章動量定理
1、動量與衝量
2、動量定理
(1)質點動量定理,
(2)質點系
a)質點系總動量:
b) 質點系動量定理,
c)質量系動量守恆
d)質心運動定理
第十一章動量矩定理
1、質點:
2、質點系:,
其中:系統總動量矩,剛體平移時,
重點對軸:
剛體定軸轉動時:
3、動量矩守恆
4、剛體定軸轉動微分方程(動量矩定理用於轉動):
5、轉動慣量及其計算
(1)(2)計算
查表(能查到對通過質心軸的)
平行移軸:
組合法:各物體的轉動慣量求和
5、平面運動剛體的微分方程(動量矩定理用於平面運動剛體)
, 第十二章動能定理
1、力的功(常力,變力,常見力的功的計算)
2、動能定理
(1)質點:,
(2)質點系:(全部力的元功),(全部力的功)
其中:系統總動能
剛體平動時
剛體定軸轉動時:
剛體平面運動是:
3、功率、功率方程:
4、勢力場、勢能,機械能守恆定律
(1)有勢力(保守力):力的大小方向由空間位置決定,且做功只與始末位置有關。
(2)勢能:有勢力的功(注意:勢能的相對性,勢能參考零點)
(3)機械能守恆定律:只有保守力做功時:
(4)功能原理:(非保守力的功)
第十三章動靜法
質點:1、慣性力
2、質點的動靜法
質點系(剛體)
慣性力系的簡化:主向量,主矩向量:
第十四章虛位移原理
1、虛位移,虛功
2、理想約束
3、虛功原理:具有理想約束的質點系,平衡得充要條件是所有主動力的虛功等於零。
當有約束時,可以解除約束,將約束力當主動力看。
圖示梁,p=50kn,用虛位移原理計算,b支座的約束力為。
質量為m的均質杆oa,長。杆的下端固結一質量也為m,半徑為的均質圓盤,圖示瞬時角速度為,角加速度為,則系統的動量為系統的動量為系統的動能為
圖示圓輪半徑為r,在水平面上做純滾動,輪心o以勻速度向左運動。圖示瞬時,搖桿以水平線夾角為,連桿長為求此時搖桿的角速度和角加速度。
1. 速度分析
acd瞬時平動
以d為動點,為動系(如圖(1)所示)
2.加速度分析
分析ad杆,以a為基點
沿y軸投影可得
,(逆時針)
以d為動點,為動系(如圖(2)所示)
沿y軸投影
可得 (順時針)
長,質量m=5kg的均質杆oa可繞軸o轉動,a端連一剛度係數的彈簧ab,當oa鉛垂向上時,彈簧未變形,在鉛垂位置靜止釋放,當oa轉至水平位置時的角速度、角加速度、軸承o處的約束力(15分)
一、 用動能定理求角速度
初始位置:
水平位置,角速度,
動能功:
二、轉動微分方程求角加速度
(逆時針)
二、 質心運動定理求約束力,,。
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