中职物理高教版（2021）通用类第五节 牛顿运动定律及其应用教案

这是一份中职物理高教版（2021）通用类第五节 牛顿运动定律及其应用教案，共12页。
空间任意力系及重心的计算曾凡林哈尔滨工业大学理论力学教研组  

 本讲主要内容1、空间任意力系向一点的简化及结果分析2、空间任意力系的平衡方程及常见的空间约束3、重心的计算
      1、空间任意力系向一点的简化及结果分析
(1)     空间任意力系向一点简化·主矢和主矩 
Fi  Fi
Mi 
MO (Fi )
 

 汇交力系的合力 
FR
  Fi
  Fx i主矢
    Fy
j   Fz k
  
主矢大小
FR 
(与简化中心无关)
  
方向 cos(FR , i) 
 Fix FR
cos(FR ,
j) 
 Fix FR
cos(FR , k) 
 Fiz FR
  作用点: 一般令其作用于简化中心上
  空间力偶系的合力偶矩 
MO 
 Mi
  MO (Fi ) 主矩
 由力对点的矩与力对轴的矩的关系，有 
MO 
 M x (Fi )i
    M y (Fi ) j
    Mz (Fi )k
   
主矩大小
MO 
(一般与简化中心有关)
方向 cos(MO
, i) 
 M xM O
cos(MO ,
j) 
 M yM O
cos(MO
, k) 
 MzM O
 作用位置: 刚体上任意位置
 向一点简化的实际意义          y    — 有效升力 飞机上升       — 有效推进力 飞机向前飞行       — 侧向力 飞机侧移     — 偏航力矩 飞机转弯      — 滚转力矩 飞机绕纵轴滚转      — 俯仰力矩 飞机俯仰
 (2)     空间任意力系向一点简化的结果简化为合力
① F ′≠0, M② F ′≠0, M
O=0≠0，F
过简化中心合力′⊥ M
R O R O
合力 合力作用线距简化中心为
d  MO
FR
  
MO 
d  FR
 MO (FR )
  MO (Fi )
 合力矩定理
 简化为力螺旋 
③ FR ' 
0, MO
 0, FR ' // MO
 
  力螺旋
中心轴过简化中心的力螺旋
    F'R         右螺旋 左螺旋
   钻头钻孔时施加的力螺旋

 简化为力螺旋 
④ FR ' 
0, M O
 0, FR '与MO
既不垂直也不平行
 
力螺旋
中心轴距简化中心为
d  MO
sin 
  F'R FROM'O
 MO
  MO
FR cos
     θ OM'' d
MO  MO  sin
M  M sin
F''R
d   O    OFR FR
   简化为合力偶 
⑤ F ′= 0, M
O≠0
 
平衡
一个合力偶
与简化中心无关。
 Ⓐ FR′= 0, MO= 0平衡 平面任意力系简化的最后结果只能是合力、合力偶、平衡三种情况，不可能出现力螺旋。