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文苑漫步:简述静力学(statics)

2015-03-06 16:19  来自网络  【  【打印】【我要纠错】

  静力学(statics)是研究作用于物体上力系的平衡条件的力学分支学科。力系指作用在物理论力学体上的一群力。平衡指物体相对惯性参考系保持静止或作等速直线运动。在静力学中,将与地球固结的参考系取作惯性参考系可满足一般工程所需的精度要求。静力学研究的主要问题有三个。①物体的受力分析,即分析物体共受几个力以及各力的作用点及方向。②力系的简化,即用一个简单的力系等效地替换一个复杂的力系。③力系的平衡条件,即力系与零力系等效的条件,此平衡条件用方程的形式表示时,称为力系的平衡方程。如汇交力系的平衡条件是各力的合力为零,平衡方程则为各力在坐标轴上投影的代数和为零,即∑Fx=0,∑Fy=0,∑Fz=0矢量力学中主要研究作用于刚体上的力系平衡,故这一部分又称为刚体静力学,又因处理的是力、力矩等矢量的几何关系,故又称几何静力学。分析力学则研究任意质点系的平衡,给出作用于任意质点系上的力系平衡的充要条件,即虚功原理,又称分析静力学。静力学的研究方法是从几条基本公理或原理出发,经过数学演绎推导出各种结论。

  刚体是实际物体的简化与抽象,工程中构件的变形影响可以忽略时,可应用刚体静力学的理论。如设计桥梁桁架中各杆件的截面面积时,首先在规定载荷下用刚体静力学的平衡方程求出支座的约束力及各杆的内力,然后才能进行强度、刚度分析与设计,对变形体(弹性体、塑性体、流体等)的平衡问题,除了考虑力和力矩的平衡条件,还要结合介质的变形特性。用分析静力学研究变形体平衡时形成的能量法,在解决工程技术问题时也获得了广泛的应用。

  静力学的理论在动力学中也有重要应用。分析静力学中的虚功原理与达朗贝尔原理相结合给出动力学普遍方程,它是推导非自由质点系各种运动微分方程的基础。

责任编辑:Seazy
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