一、力的概念
力是物体之间相互的机械作用。这种作用使物体的机械运动状态发生变化或使物体的形状发生改变,前者称为力的外效应或运动效应,后者称为力的内效应或变形效应,力不能脱离实际物体而存在。
例如:垂直向上运载重物时,由于力对物体产生的作用,使物体由静止到运动,由低位移到高位,这种作用就是力。
重力:物体受到地球的引力而产生的。重力的方向总是竖直向下,大小和物体质量呈正比。
二、力的三要素
力对物体的作用效果取决于力的三个要素,分别是力的大小、力的方向、力的作用点。
1.力的大小:表示物体间相互机械作用的强弱程度。单位:牛顿(N)或千牛顿(kN)。
2.力的方向:表示力的作用线在空间的方位和指向。
3.力的作用点:表示力的作用位置。
物体的重心是各种物体质量的中心,另外也可以认为物体的全部质量都作用在重心上,形状规则的均匀物体的重心就在物体的几何中心。
力的大小、方向、作用点不同,作用的效果也都不同。
力的大小不同:将一个硬弹簧往外拉,如果用的力比较小的话则拉不动。如果用大力拉,则拉得动。说明力的作用效果跟力的大小有关。
力的方向不同:向外用力,弹簧被拉长;向内用力,弹簧被压短;用扳手扭螺钉,向上用力,螺钉被拧松;向下用力,螺钉被拧紧。说明力的作用效果跟力的方向有关。
力的作用点不同:扭螺钉,在扳手上离螺钉越远的位置施力越省力,越近越费力。
三、力的单位
度量力的大小的单位,在国际单位制中,用牛顿(N)或千牛顿(kN);目前在工程实际中,仍沿用工程单位制的千克力(kgf)或吨力(Tf)。
1千克力指的是1千克的物体所受的重力大小,1吨力指的是1吨的物体所受的重力大小。
四、外力
指作用于构件、受力物体上的力(一般称为载荷)。
五、内力
当构件在外力作用下发生变形时,构件内部分子之间就伴随着产生一种抵抗力,这种抵抗力就叫做内力。
内、外力是相对于构件的系统而言的,外力是受到的系统之外的力,内力是受到的系统之内的力。
六、应力
物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,以抵抗这种外因的作用,并试图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。同截面垂直的称为正应力或法向应力,同截面相切的称为剪应力或切应力。
应力就是在一个很小截面上的内力,应力=内力/截面面积.