Transcript 第1 章
第1章 緒論 ………………………………………………………………………….… 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 力學的種類 力的觀念 向量與純量 力的單位 力系 質點與剛體 力的可傳性 1-1 力學的種類 1. 靜力學 是在研究物體在平衡狀態下之受力作用及反 應，著重在力的平衡條件。 2. 運動學 是再研究物體運動狀態之改變（如位移、速 度）而不考慮影響運動之因素的科學。 下一頁 節目錄 3. 動力學 是在研究物體運動狀態之改變及其改變 之因素，著重在分析與運動之關係；也 就是力、時間、空間與質量之關係。 材料力學 將物體視為彈性體，係研究物體受力作用後其 內部所產生內效應及變形間關係之科學。 流體力學 係研究各種流體處於靜止或運動狀態中行為之 科學。 上一頁 下一頁 由以上之關係，我們可以了解研究力學時， 需要考慮到四個基本量，即時間、空間、力、 質量。 上一頁 下一頁 節目錄 1-2 力的觀念 1. 力的特性 凡一種外來之作用力改變物體之靜止或運 動狀態，或使之變形，或有發生此種改變趨 勢之作用者，稱為力（force）。一般情況下 力就是推或者拉力，具有方向性。 上一頁 下一頁 節目錄 力乃是兩物體相互間之作用，非物質或能 量，故力不能單獨存在，必須是成對發生的； 所以有作用力，必有反作用力，因此宇宙間 力的總數恆為偶數。但在研究力學問題時， 僅討論其中之一力，在靜力圖學中討論反作 用力，而在動力學中討論作用力。 上一頁 下一頁 2. 力的種類 外力與內力 上一頁 下一頁 集中力 分布力 上一頁 下一頁 3. 力的效應 力作用於物體上時，常發生內、外二種效應。 (1) 外效應 剛體受力作用而改變其運動狀態，或產生反作用 力，稱為力的外效應，為應用力學所研究之問題。 (2) 內效應 非剛體受力作用而產生變形及內應力，稱為力的內 效應，為材料力學所研究之問題。 上一頁 下一頁 4. 力的三要素 力的表示方法 上一頁 下一頁 節目錄 1-3 向量與純量 1. 向量 (1) 自由向量 凡一向量的原點可以自由決定，不受任何限制 者，如力偶矩、角速度、加速度等。如圖所示， 作用於任何一點之力偶矩皆相等 (CA=CB=CC=CD=10N˙m)。 上一頁 下一頁 節目錄 自由向量 上一頁 下一頁 (2) 滑動向量 凡一向量的原點可在其作用線上任意移動者，如產 生運動效應之力、力矩，亦即靜力學中所指之力。 滑動向量 上一頁 下一頁 (3) 固定向量 凡一向量的原點須固定而不能沿其作用線任意移 動者，或稱拘束向量，如產生變形效應之力，亦 即材料力學中所指之力。 固定向量 上一頁 下一頁 2. 純量 只有大小而無方向之物理量，稱之為純 量或稱無向量。如時間、速率、溫度、體 積、質量、慣性矩、面積、長度、密度、 功、功率、能量等。 上一頁 下一頁 節目錄 1-4 力的單位 1. 絕對單位 以長度、質量、時間為基本量所制定之 單位，多使用在理論及公式之探討。 上一頁 下一頁 節目錄 (1) C.G.S.制－－達因（dyne） 使質量1 克的物體，產生1 厘米／秒2 之加速 度時，所需力的大小稱為1達因，即 上一頁 下一頁 (2) M.K.S.制－－牛頓（Newton） 使質量1 公斤的物體，產生1 米／ 秒2之加速度 時，所需力的大小稱為1牛頓，即 上一頁 下一頁 (3) F.P.S.制－－磅（lb） 使質量1 slug的物體產生1 ft／ sec2 之加 速度時，所需力的 大小稱為1 磅，即 上一頁 下一頁 2. 重力單位 以長度、力、時間為基本量所制定之單位， 多使用在工程之計算上。 (1) C.G.S.制－－克重（gw） 即質量1 克的物體，在緯度45°的海平面上所 受的地心引力之大小，稱為1 克重。 上一頁 下一頁 (2) M.K.S.制－－公斤重(kgw) 即質量1 公斤的物體，在緯度45°的海平面上所 受的地心引力之大小，稱為1 公斤重。 (3) F.P.S.制－－斯勒(slug) 即一物體受到1 磅的作用力而產生1呎／ 秒 2之 加速度時，則此物體的質量稱為1 斯勒。 上一頁 下一頁 節目錄 1-5 上一頁 下一頁 節目錄 力 系 1-6 質點與剛體 1. 質點 當一物體的形狀、大小可忽略，僅具有位 置、質量時，則該物體即被視為一質點來處 理。 上一頁 下一頁 節目錄 2. 剛體 當物體受外力作用時，其形狀及大小 均無改變者；亦即體內各質點間之距離 均保持不變者，稱為剛體。 上一頁 下一頁 節目錄 1-7 力的可傳性 上一頁 節目錄