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教案

5.1  力的滑移性

作用于刚体上的某点的力,可沿其作用线滑移到该刚体上任一点,而不会改变力对刚体的作用效应,即为力的可传性原理(亦称力的滑移性)。

由实践可知,以同样大小的水平力在车后A点推车与在车前B点拉车,效果是一样的,如图1-24所示。

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由力的滑移性可知,对于刚体而言可不注重力的作用点,所以“力的三要素”亦可称为“力的大小、力的方向、力的作用线”(简称为力值、方向、力线)。

但是,力的可滑移性只是对刚体才成立。或者说,是在只研究力对物体的运动效应时才成立,而在研究物体的变形效应时是不成立的。如图1-25a)所示,一根可变形直杆在承受一对平衡力F1F2时,直杆可产生拉伸变形;如果把左边点的力F1滑移到右边点,把右边点的力F2滑移到左边点,如图1-25b)所示,直杆将产生压缩变形。

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另外,力在滑移时,只能在同一刚体内滑移,切不可将力由一个刚体滑移到另外一个刚体上。

5.2 力的平移性

前面已经讲过,作用在刚体上的力可以对任一点产生力矩作用。实验证明,一个不受其他约束来的刚体,只有通过其质心的力,才会使刚体产生单纯的移动,否着,刚体就会一边移动,一边转动,这是为什么?这其中蕴含了什么道理呢?

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如图1-26a)所示,C为刚体质心,A点作用一力F据加减平衡力系公理知,若在C点处加一对大小等于F力值、作用线与F平行的平衡力F′F″,则刚体状态不变。如图1-26b)示。

显然,为FF′可以构成一对力偶。且可知是力偶距值等于原力FC点之距,即M=mCF= F·d,(本问题中为正,实际也可能负)。这个力偶通常称为附加力偶

于是,原来作用在A点的力F就与作用在质心C点的力F″及附加力偶M的联合作用等效。如图1-26c)示。这就是刚体边移动边转动的原因。

上述结果可以推广为一般结论:作用在刚体上的力可以向平面内任意点平移,平移后除了有一平移力之外,还会产生一个附加力偶,附加力偶的力偶矩值等于力在原位置对平移点的力矩。也就是说,平移前的一个力对刚体的效应,与平移后的一个平移力和一个力偶对刚体的联合效应相等效。这就是力的平移定理(即力的平移性)。

有了这个定理,作用在刚体上的力,就可以在刚体内任意平行移动了,这个意义十分重大。

下一节:教学视频:力的滑移与平移

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工程力学(面向船舶工程类专业)课程列表:

模块1 引论

-1-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-1-2 工程力学的概述

--教案

--教学视频:引论

-学习讨论00:引论部分

模块2 静力学基础

-2-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-2-1 静力学基础知识

--教案

--教学视频:静力学基础知识

-2-2 力的投影与分解

--教案

--教学视频:力的投影与分解

-2-3 力矩

--教案

--教学视频:力矩

-2-4 力偶

--教案

--教学视频:力偶

-2-5 力的滑移与平移分析

--教案

--教学视频:力的滑移与平移

-学习讨论01:静力学基础

-作业01:静力学基础知识

-2-6 工程常见约束分析

--教案

--教学视频:工程常见约束

-2-7 构件受力分析

--教案

--教学视频:构件受力分析

-2-8【实例分析】- 柴油机活塞连杆系统的受力分析

--柴油机活塞连杆系统的受力分析

-学习讨论02:构件受力分析

-作业02:构件的受力分析

模块3 平面力系分析

-3-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-3-1 平面汇交力系与平面力偶系

--教案

--教学视频:平面汇交力系与力偶系

-3-2 平面任意力系

--教案

--教学视频:平面任意力系的合成与平衡

--【能力拓展】柴油机活塞连杆平衡计算

-学习讨论03:平面力系

-作业03:平面力系知识

模块4 空间力系分析

-4-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-4-1 空间力系分析

--教案

--教学视频:空间力系

-4-2 重心与形心分析

--教案

--教学视频:重心与形心

--【能力拓展】船舶稳定性简析

-学习讨论04:空间力系

-作业04:空间力系

模块5 构件承载能力分析基础

-5-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-5-1 材料变形与构件基本变形

--教案

--教学视频:构件承载能力分析基础

-学习讨论05:构件承载能力分析

-作业05:构件承载能力分析基础

模块6 杆件的拉伸与压缩

-6-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块概要

-6-1 杆件拉伸与压缩变形特点

--教案

--教学视频:杆件拉压变形特点

-6-2 拉压杆件横截面上内力分析

--教案

--教学视频:拉压杆内力分析

-6-3 拉压杆件的强度分析

--教案

--教学视频:拉压杆件强度分析

-6-4 拉压杆件的刚度分析

--教案

--拉压杆件刚度分析

-学习讨论06:杆件的拉伸与压缩

-作业06:杆件拉伸与压缩变形

模块7 金属材料的力学性能分析

-7-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-7-1 轴向载荷作用下材料的力学性能

--教案

--教学视频:轴向载荷作用下材料的力学性能

-学习讨论07:金属材料的力学性能分析

-作业07:金属材料的力学性能分析

模块8 弯曲变形分析

-8-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-8-1 弯曲变形特点

--教案

--学习视频:弯曲变形概述

-8-2 弯曲变形横截面内力分析

--教案

--教学视频:剪图与弯矩图快捷画法

-8-3 弯曲变形横截面上应力分析

--教案

--教学视频:弯曲变形横截面上应力分析

-8-4 弯曲变形强度准则与应用

--教案

--教学视频:梁的正应力强度计算

-学习讨论08:弯曲变形分析

-作业08:弯曲变形分析

模块9 轴向压缩杆件的稳定性分析

-9-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-9-1 压杆稳定性基本概念

--教案

--教学视频:临界力与临界应力

-9-2 压杆稳定性设计

--教案

--教学视频:压杆稳定性设计

-学习讨论09:轴向压缩杆件的稳定性分析

-作业09:轴向压缩杆件的稳定性

模块10 圆轴扭转变形分析

-10-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-10-1 圆轴扭转横截面上内力分析

--教案

--教学视频:圆轴扭转内力分析

-10-2 圆轴扭转强度准则与应用

--教案

--教学视频:圆轴扭转强度分析

-10-3 圆轴扭转刚度准则

--教案

--教学视频:圆轴扭转刚度分析

-学习讨论10:圆轴扭转变形分析

-作业10:圆轴扭转变形

模块11 连接件强度分析

-11-0 模块概要

--学习目标

--知识结构及模块导学

-11-1 剪切与挤压实用计算

--教案

--教学视频:连接件强度分析

-学习讨论11:连接件强度分析

-作业11:连接件强度

结业考试

-结业考试

教案笔记与讨论

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