**章 静力学基本知识
**节 基本概念
一、力
1.力(force) 力是物体间相互的机械作用,这种作用使物体的运动状态发生改变或引起物体变形。其效应有二:一种是使物体的运动速度大小或运动方向发生变化的效应,称为力的运动效应或外效应;一种是使物体变形的效应,称为力的变形效应或内效应。例如踢球或打铁,由于人对物体施加了力,则使球的速度大小或运动方向发生改变或使铁块产生了变形。
2.力的三要素力的大小、方向、作用点称为力的三要素。实践表明,力对物体的作用效果,完全取决于这三个因素,如果改变这三个因素中的任一个因素,都会改变力对物体的作用效果。
力是一个既有大小又有方向的量,即矢量。通常用一个带箭头的线段表示力的三要素。线段的长度(按选定的比例)表示力的大小,线段的方位和箭头表示力的方向,带箭头线段的起点或终点表示力的作用点(图1.1)。通过力的作用点并沿着力的方位的直线,称为力的作用线。本书中用黑体字如F、P等表示力矢量,用普通字母如F、P等表示矢量的大小。
3.力的单位本书采用国际单位制,力的国际单位是牛顿(N)或千牛顿(kN)。
二、荷载
主动使物体产生运动或运动趋势的力叫做主动力,如重力、风压力、土压力等。主动作用于结构的外力在工程上统称为荷载(10ad)。力的作用位置实际上是一块面积,当作用面积相对于物体很小时,可近似地看作一个点。作用于一点的力,称为集中力(concentrated force)或集中荷载。如火车车轮作用在钢轨上的压力,面积较小的柱体传递到面积较大的基础上的压力等,都可看作是集中荷载。如果力的作用面积大,就称为分布力(distributed force)或分布荷载。如堆放在路面上的沙石、货物对于路面、路基的压力,建筑物承受的风压,都是分布力的例子。当荷载连续作用于整个物体的体积上时,称为体荷载(如物体的重力);当荷载连续作用于物体的某一表面积上时,称为面荷载(如风、雪、水等对物体的压力);当物体所受的力,是沿着一条线连续分布且相互平行的力系,称为线分布力或线荷载。例如梁的自重,可以简化为沿梁的轴线分布的线荷载,如图1-2。
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