一、力的概念
力是物體之間相互的機(jī)械作用。這種作用使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化或使物體的形狀發(fā)生改變,前者稱為力的外效應(yīng)或運(yùn)動(dòng)效應(yīng),后者稱為力的內(nèi)效應(yīng)或變形效應(yīng),力不能脫離實(shí)際物體而存在。
例如:垂直向上運(yùn)載重物時(shí),由于力對(duì)物體產(chǎn)生的作用,使物體由靜止到運(yùn)動(dòng),由低位移到高位,這種作用就是力。
重力:物體受到地球的引力而產(chǎn)生的。重力的方向總是豎直向下,大小和物體質(zhì)量呈正比。
二、力的三要素
力對(duì)物體的作用效果取決于力的三個(gè)要素,分別是力的大小、力的方向、力的作用點(diǎn)。
1.力的大小:表示物體間相互機(jī)械作用的強(qiáng)弱程度。單位:牛頓(N)或千牛頓(kN)。
2.力的方向:表示力的作用線在空間的方位和指向。
3.力的作用點(diǎn):表示力的作用位置。
物體的重心是各種物體質(zhì)量的中心,另外也可以認(rèn)為物體的全部質(zhì)量都作用在重心上,形狀規(guī)則的均勻物體的重心就在物體的幾何中心。
力的大小、方向、作用點(diǎn)不同,作用的效果也都不同。
力的大小不同:將一個(gè)硬彈簧往外拉,如果用的力比較小的話則拉不動(dòng)。如果用大力拉,則拉得動(dòng)。說明力的作用效果跟力的大小有關(guān)。
力的方向不同:向外用力,彈簧被拉長;向內(nèi)用力,彈簧被壓短;用扳手扭螺釘,向上用力,螺釘被擰松;向下用力,螺釘被擰緊。說明力的作用效果跟力的方向有關(guān)。
力的作用點(diǎn)不同:扭螺釘,在扳手上離螺釘越遠(yuǎn)的位置施力越省力,越近越費(fèi)力。
三、力的單位
度量力的大小的單位,在國際單位制中,用牛頓(N)或千牛頓(kN);目前在工程實(shí)際中,仍沿用工程單位制的千克力(kgf)或噸力(Tf)。
1千克力指的是1千克的物體所受的重力大小,1噸力指的是1噸的物體所受的重力大小。
四、外力
指作用于構(gòu)件、受力物體上的力(一般稱為載荷)。
五、內(nèi)力
當(dāng)構(gòu)件在外力作用下發(fā)生變形時(shí),構(gòu)件內(nèi)部分子之間就伴隨著產(chǎn)生一種抵抗力,這種抵抗力就叫做內(nèi)力。
內(nèi)、外力是相對(duì)于構(gòu)件的系統(tǒng)而言的,外力是受到的系統(tǒng)之外的力,內(nèi)力是受到的系統(tǒng)之內(nèi)的力。
六、應(yīng)力
物體由于外因(受力、濕度、溫度場變化等)而變形時(shí),在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力,以抵抗這種外因的作用,并試圖使物體從變形后的位置恢復(fù)到變形前的位置。在所考察的截面某一點(diǎn)單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。同截面垂直的稱為正應(yīng)力或法向應(yīng)力,同截面相切的稱為剪應(yīng)力或切應(yīng)力。
應(yīng)力就是在一個(gè)很小截面上的內(nèi)力,應(yīng)力=內(nèi)力/截面面積.