高中物理竞赛力学教程
第一讲
力、物体的平衡
力、物体的平衡
§11常见的力
1、1、1力的概念和量度惯性定律指出，一个物体，如果没有受到其他物体作用，它就保持其相对于惯性参照系的速度不变，也就是说，如果物体相对于惯性参照系的速度有所改变，必是由于受到其他物体对它的作用，在力学中将这种作用称为力。凡是讲到一个力的时候，应当说清楚讲到的是哪一物体施了哪一个物体的力。一个物体，受到了另一物体施于它的力，则它相对于惯性参照系的速度就要变化，或者说，它获得相对于惯性参照系的加速度，很自然以它作用于一定的物体所引起的加速度作为力的大小的量度。实际进行力的量度的时候，用弹簧秤来测量。由于地球的吸引而使物体受到的力，方向竖直向下，在地面附近，可近似认为重力重力不变（重力实际是地球对物体引力的一个分力，随纬度和距地面的高度而变化）物体发生弹性变形后，其内部原子相对位置改变，弹力而对外部产生的宏观反作用力。反映固体材料弹性性质的胡克定lF与胁变（应变）εl之间的律，建立了胁强（应力）σl
S
l
正比例关系，如图所示
σEε
图111
式中E为杨氏弹性模量，它表示将弹性杆拉长一倍时，横截面上所需的应力。弹力的大小取决于变形的程度，弹簧的弹力，遵循胡克定律，在弹性限度内，弹簧弹力的大小与形变量（伸长或压缩量）成正比。TTTTFkx式中x表示形变量；负号表示弹力的方向与形变的方向相反；k为劲度系数，由弹簧的材料，接触反力和几何尺寸决定。接触反力限制物体某些位移或运动的周围其它物GG体在接触处对物体的反作用力（以下简称反力）。这种反图112力实质上是一种弹性力，常见如下几类：1、柔索类（图112）如绳索、皮带、A链条等，其张力NAAA方位沿柔索
T指向拉物体
GAC
B图113
GANBA
NcA
一般不计柔索的弹性，认为是不可伸长的。滑轮组中，若不计摩擦与滑轮质量，同一根绳内的张力处处相等。2、光滑面（图113）接触处的切平面方位不受力，其法向支承力
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第一讲
力、物体的平衡
方位沿法线N指向压物体
3、光滑铰链物体局部接触处仍属于光滑面，但由于接触位置难于事先确定，这类接触反力的方位，除了某些情况能由平衡条件定出外，一般按坐标分量形式设定。（1）圆柱形铰链（图114图115，图116）由两个圆孔和一个圆柱销组成。在孔的轴线方向不承受作用力，其分力C
A
图114
方位沿x轴r