文苑漫步:簡述靜力學(statics)

2020-12-11 建設工程教育網

　　靜力學（statics）是研究作用於物體上力系的平衡條件的力學分支學科。力係指作用在物理論力學體上的一群力。平衡指物體相對慣性參考系保持靜止或作等速直線運動。在靜力學中，將與地球固結的參考系取作慣性參考系可滿足一般工程所需的精度要求。靜力學研究的主要問題有三個。①物體的受力分析，即分析物體共受幾個力以及各力的作用點及方向。②力系的簡化，即用一個簡單的力系等效地替換一個複雜的力系。③力系的平衡條件，即力系與零力系等效的條件，此平衡條件用方程的形式表示時，稱為力系的平衡方程。如匯交力系的平衡條件是各力的合力為零，平衡方程則為各力在坐標軸上投影的代數和為零，即∑Fx=0，∑Fy=0，∑Fz=0矢量力學中主要研究作用於剛體上的力系平衡，故這一部分又稱為剛體靜力學，又因處理的是力、力矩等矢量的幾何關係，故又稱幾何靜力學。分析力學則研究任意質點系的平衡，給出作用於任意質點系上的力系平衡的充要條件，即虛功原理，又稱分析靜力學。靜力學的研究方法是從幾條基本公理或原理出發，經過數學演繹推導出各種結論。

　　剛體是實際物體的簡化與抽象，工程中構件的變形影響可以忽略時，可應用剛體靜力學的理論。如設計橋梁桁架中各杆件的截面面積時，首先在規定載荷下用剛體靜力學的平衡方程求出支座的約束力及各杆的內力，然後才能進行強度、剛度分析與設計，對變形體（彈性體、塑性體、流體等）的平衡問題，除了考慮力和力矩的平衡條件，還要結合介質的變形特性。用分析靜力學研究變形體平衡時形成的能量法，在解決工程技術問題時也獲得了廣泛的應用。

　　靜力學的理論在動力學中也有重要應用。分析靜力學中的虛功原理與達朗貝爾原理相結合給出動力學普遍方程，它是推導非自由質點系各種運動微分方程的基礎。

責任編輯：Seazy

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