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第2章 同平面力系 2-1 力的分解與合成 2-2 力矩與力矩原理 2-3 力 偶 2-4 自由體圖與負荷種類 2-5 同平面各種力系之合成

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1 第2章 同平面力系 2-1 力的分解與合成 2-2 力矩與力矩原理 2-3 力 偶 2-4 自由體圖與負荷種類 2-5 同平面各種力系之合成
2-3 力 偶 2-4 自由體圖與負荷種類 2-5 同平面各種力系之合成 2-6 同平面各種力系之平衡

2 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成 力的分解:將一個已知力,以二個或二個以上的力替代,而不改變物體之外效應者,稱為力的分解。力的分解時,若不給予任何限制,一單力可分解成無限多個分力 1.已知一力及該力與水平線之夾角,分解為水平分力及垂直分力

3 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成 2.已知一力及該力之斜率,分解為水平分力及垂直分力

4 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成 2- 1

5 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成 2- 1 (a)示意圖 (b)分解圖 圖 2-3

6 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成 2- 2

7 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成 2- 2

8 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成

9 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成

10 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成

11 2-1 力的分解與合成 力的合成:將數個力合成為一單力的方法,稱為力的合成,即數個力之合力只有一個。 1.圖解法: (1)向量的加減法:
2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成 力的合成:將數個力合成為一單力的方法,稱為力的合成,即數個力之合力只有一個。 1.圖解法: (1)向量的加減法:

12 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成 (2)平行四邊形法: (3)三角形法:

13 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成 2. 代數法:餘弦定律

14 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成

15 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成 2- 3

16 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成 2- 3

17 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成 2- 4

18 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成 2- 4

19 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成

20 2-1 力的分解與合成 2-1 力的分解與合成

21 2-2 力矩與力矩原理 2-2 力矩與力矩原理 力矩:物體受一力作用後,對某點或某軸產生轉動或有發生轉動之趨勢者,稱為力矩。

22 2-2 力矩與力矩原理 2-2 力矩與力矩原理

23 2-2 力矩與力矩原理 力矩原理:一力系中,合力對某點或某軸之力矩,等於力系中各分力對該點或該軸之力矩的代數和,稱為力矩原理。
2-2 力矩與力矩原理 2-2 力矩與力矩原理 力矩原理:一力系中,合力對某點或某軸之力矩,等於力系中各分力對該點或該軸之力矩的代數和,稱為力矩原理。

24 2-2 力矩與力矩原理 2-2 力矩與力矩原理 欲求力對 A點 之力矩時,可先求得之分力x、 y,此二分力之力臂即為圖中之b 與 a,如此即可利用力矩原理,求得 力對 A點之力矩,且可計算出 力原有之力臂 d。

25 2-2 力矩與力矩原理 2-2 力矩與力矩原理 2- 5

26 2-2 力矩與力矩原理 2-2 力矩與力矩原理 2- 5

27 2-2 力矩與力矩原理 2-2 力矩與力矩原理 2-6

28 2-2 力矩與力矩原理 2-2 力矩與力矩原理 2- 6

29 2-2 力矩與力矩原理 2-2 力矩與力矩原理 2- 7

30 2-2 力矩與力矩原理 2-2 力矩與力矩原理 2- 7

31 2-2 力矩與力矩原理 2-2 力矩與力矩原理

32 2-2 力矩與力矩原理 2-2 力矩與力矩原理

33 2-3 力偶 2-3 力 偶 1.力偶:一對大小相等、方向相反及作用線不在同一直線上的二平行力稱為力偶。 2.公式:

34 2-3 力偶 2-3 力 偶 力偶的轉換 1.力偶可在其作用平面上任意移動或轉動,如圖 2-28 所示。

35 2-3 力偶 2-3 力 偶 力偶的轉換 2.力偶可任意移至另一平行的平面上,如圖 2-29 所示。

36 2-3 力偶 2-3 力 偶 力偶的轉換 3.若力偶的大小及方向不變,則力偶之二力及力偶臂可任意變更,如圖 2-30 所示。

37 2-3 力偶 分解一力為一單力及一力偶 a.力為作用在平面上之一力 b.在點上加上一組大小相等、方向相反,且平行、等於力之二作用力
2-3 力偶 2-3 力 偶 分解一力為一單力及一力偶 a.力為作用在平面上之一力 b.在點上加上一組大小相等、方向相反,且平行、等於力之二作用力 c.此二力對整個力系而言,並不影響其外效應,如(b)所示。此時,整個力系則成為一單力及一力偶

38 2-3 力偶 2-3 力 偶 2- 8

39 2-3 力偶 2-3 力 偶 2- 8

40 2-3 力偶 2-3 力 偶 2- 9

41 2-3 力偶 2-3 力 偶 2-9

42 2-3 力偶 2-3 力 偶 2- 10

43 2-3 力偶 2-3 力 偶 2- 10

44 2-3 力偶 2-3 力 偶 2- 10

45 2-3 力偶 2-3 力 偶

46 2-3 力偶 2-3 力 偶

47 2-4 自由體圖與負荷種類 2-4 自由體圖與負荷種類 自由體圖:將物體的全部或部分支撐移除,然後以支撐處之反作用力取而代之,並將該物體上所有的外力以力線圖畫出,所得到的圖形稱之為自由體圖。 1.重量:物體的重量必垂直於地面,且必通過物體之重心。

48 2-4 自由體圖與負荷種類 2-4 自由體圖與負荷種類 2.繩索:重量不計之軟繩,其作用力必為張力,且沿繩之方向作用。

49 2-4 自由體圖與負荷種類 2-4 自由體圖與負荷種類 3.光滑面:光滑面上的反力與其接觸面垂直。

50 2-4 自由體圖與負荷種類 2-4 自由體圖與負荷種類 4.滾輪:滾輪(或輥支)上的反力必垂直於滾動平面

51 2-4 自由體圖與負荷種類 5.光滑銷釘:光滑銷釘的反力必通過銷接處,但方向無法確定,通常以該力之水平分力及垂直分力表示之
2-4 自由體圖與負荷種類 2-4 自由體圖與負荷種類 5.光滑銷釘:光滑銷釘的反力必通過銷接處,但方向無法確定,通常以該力之水平分力及垂直分力表示之

52 2-4 自由體圖與負荷種類 6.固定支撐:固定支撐的反力必通過固定端,但方向無法確定,通常以該力之水平分力及垂直分力表示之,且會產生一力矩
2-4 自由體圖與負荷種類 2-4 自由體圖與負荷種類 6.固定支撐:固定支撐的反力必通過固定端,但方向無法確定,通常以該力之水平分力及垂直分力表示之,且會產生一力矩

53 2-4 自由體圖與負荷種類 2-4 自由體圖與負荷種類 負荷種類 1.集中負荷 2.力偶負荷

54 2-4 自由體圖與負荷種類 負荷種類 3.均佈負荷:是指物體所承受之負荷為均勻分佈者。單位常以N/m、kg/m 表示之。
2-4 自由體圖與負荷種類 2-4 自由體圖與負荷種類 負荷種類 3.均佈負荷:是指物體所承受之負荷為均勻分佈者。單位常以N/m、kg/m 表示之。

55 2-4 自由體圖與負荷種類 2-4 自由體圖與負荷種類 4.均變負荷:是指物體所承受之負荷為均勻變化者。

56 2-4 自由體圖與負荷種類 2-4 自由體圖與負荷種類 2- 11

57 2-4 自由體圖與負荷種類 2-4 自由體圖與負荷種類 2- 11

58 2-4 自由體圖與負荷種類 2-4 自由體圖與負荷種類 2- 12

59 2-4 自由體圖與負荷種類 2-4 自由體圖與負荷種類 2- 12

60 2-4 自由體圖與負荷種類 2-4 自由體圖與負荷種類

61 2-4 自由體圖與負荷種類 2-4 自由體圖與負荷種類

62 2-5 同平面各種力系之合成 同平面共點力系之合成 1.圖解法:同平面共點力系求合力之圖解法,稱為力的多邊形法。
2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 同平面共點力系之合成 1.圖解法:同平面共點力系求合力之圖解法,稱為力的多邊形法。

63 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 繪製力的多邊形法中,各力繪製之先後順序並不會影響最後的結果。

64 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 2.代數法:同平面共點力系求合力之代數法,又稱為直角座標法。

65 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 2- 13

66 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 2- 13

67 2-5 同平面各種力系之合成 同平面平行力系之合成 圖解法:同平面平行力系求合力之圖解法,稱為弦線多邊形法,又稱為索線多邊形。
2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 同平面平行力系之合成 圖解法:同平面平行力系求合力之圖解法,稱為弦線多邊形法,又稱為索線多邊形。

68 2-5 同平面各種力系之合成 在圖解法求合力時,會產生下列三種型式: (1)力的多邊形不閉合時,合力為一單力。
2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 在圖解法求合力時,會產生下列三種型式: (1)力的多邊形不閉合時,合力為一單力。 (2)力的多邊形閉合,但索線多邊形不閉合時,合力為一力偶矩。

69 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 (3)力的多邊形與索線多邊形均閉合時,合力為零,即力系處於平衡狀態。

70 2-5 同平面各種力系之合成 同平面平行力系之合成 代數法:同平面平行力系,其合力大小即等於各平行力之代數和,合力位置可用力矩原理求得。
2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 同平面平行力系之合成 代數法:同平面平行力系,其合力大小即等於各平行力之代數和,合力位置可用力矩原理求得。

71 2-5 同平面各種力系之合成 討論: 1.若二個方向相同、大小不同之平行力,其合力必在二力之間,且 靠近較大力者。
2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 討論: 1.若二個方向相同、大小不同之平行力,其合力必在二力之間,且 靠近較大力者。 2.若二個方向相反、大小不同之平行力,其合力必在較大力之外側。 3.同平面平行力系的合力,有下列三種型式:

72 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 2- 14

73 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 2- 14

74 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 2- 15

75 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 2- 15

76 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 2- 16

77 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 2- 16

78 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成

79 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成

80 2-5 同平面各種力系之合成 同平面非共點非平行力系之合成 圖解法:同平面非共點非平行力系求合力之圖解法,與同平面平行力系作法相同
2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 同平面非共點非平行力系之合成 圖解法:同平面非共點非平行力系求合力之圖解法,與同平面平行力系作法相同

81 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 代數法:同平面非共點非平行力系之合力大小及方向,解法同同平面共點力系,其合力位置之求法,則與同平面平行力系相同,應用力矩原理求得。

82 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成

83 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 2- 17

84 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成 2- 17

85 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成

86 2-5 同平面各種力系之合成 2-5 同平面各種力系之合成

87 2-6 同平面各種力系之平衡 1.同平面共點力系之平衡
2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 1.同平面共點力系之平衡 1.一物體在靜止或作等速直線運動之狀態下,受若干外力之作用,但其結果與不受外力作用相同,稱為平衡。 2.在平衡狀態下,物體所受之合力等於零,合力矩亦等於零。 3.同平面共點力系之平衡,因各力均通過一點,故其合力必為零, 其力的多邊形必為閉合。

88 2-6 同平面各種力系之平衡 同平面共點力系之平衡 1.二力平衡: 1.大小相等。 2.方向相反。 3.作用在同一直線上。
2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 同平面共點力系之平衡 1.二力平衡: 1.大小相等。 2.方向相反。 3.作用在同一直線上。

89 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2.三力平衡:三力平衡時,若其作用線不平行,則必交於一點。 3.直角座標法

90 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 18

91 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 18

92 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 19

93 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 19

94 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡

95 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡

96 2-6 同平面各種力系之平衡 2.同平面共點力系之平衡 1.同平面平行力系平衡時,其力的多邊形與索線多邊形均為閉合。 2.衡方程式為:
2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2.同平面共點力系之平衡 1.同平面平行力系平衡時,其力的多邊形與索線多邊形均為閉合。 2.衡方程式為: 3.滾接: 4.銷接:

97 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 20

98 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡

99 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 20

100 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 21

101 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 21

102 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 22

103 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 22

104 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 23

105 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 23

106 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡

107 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡

108 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡

109 2-6 同平面各種力系之平衡 3.同平面非共點非平行力系之平衡 1.同平面非共點非平行力系平衡時,其力的 多邊形與索線多邊形均為閉合。
2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 3.同平面非共點非平行力系之平衡 1.同平面非共點非平行力系平衡時,其力的 多邊形與索線多邊形均為閉合。 2.故其平衡方程式為: 3.述公式中,因有三個平衡方程式,故可解三個未知數。

110 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 24

111 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 24

112 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 25

113 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 25

114 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 26

115 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 2- 26

116 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡

117 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡

118 2-6 同平面各種力系之平衡 2-6 同平面各種力系之平衡 圖 2-91

119 2-6 同平面各種力系之平衡


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