畫受力圖三部曲

摘 要:畫出正確的受力圖是解決工程力學問題的關鍵步驟，沒有正確的受力圖，就不能解決后面的其他力學問題。且畫受力圖是《工程力學》中較難的課題之一，需要較多的基礎知識，需要學生有較強的空間想象能力、動手實驗能力和豐富的生活經驗。

關鍵詞:基本概念 受力分析 受力圖

在工程中，為了研究機械或某構件的運動規律和平衡狀態，一定要清楚地表示出物體的受力情況;其次，確定物體受了哪些力的作用，每個力的方向和作用位置是怎樣的，即對物體進行受力分析。為了更清楚地了解某一物體的受力情況，這就需要把該物體從周圍的物體中分離出來，單獨畫出這個物體的輪廓，即畫分離體圖，然后在其分離體圖上把作用在該物體上所有的外力用圖示法表示出來，即畫出物體的受力圖。現將畫受力圖的教學過程總結為三部曲如下:

一、熟悉基本概念，尤其是力的概念，把作用在物體上的外力，按其作用效果分為

1.主動力:使物體產生運動或運動趨勢的力，如重力、推力及外加載荷等。

2.約束反力:約束阻礙物體因主動力作用而產生的運動趨勢所引起的反作用力，其性質、方向由約束的類型決定:見下表

二、按步驟有次序地畫

1.畫出受力物體(研究對象)的分離體圖。研究對象可能是單個物體，也可能是由許多單個物體構成的物體系。此時，必須把所要分析的物體解除約束，從周圍物體中分離出來，畫出確定的研究對象的輪廓。

2.畫主動力。把全部作用在研究對象上的主動力按原方向、原位置、原符號畫在分離體圖上相應的部位。

3.畫約束反力。分析約束情況，在分離體圖上根據約束的不同類型，畫出相應的約束反力。

三、準確把握以下知識點

1.二力體的受力特征:二力體所受的兩個力大小相等，方向相反，作用線共線。

2.三力平衡條件:物體受三個力作用且處于平衡狀態，則這三個力必匯交于一點。用此條件可確定某些約束反力的指向或作用線的方位。

3.作用力與反作用力關系。兩物體間的相互約束力要符合大小相等、方向相反、符號用同一字母加“′”區別，并分別畫在兩個物體上。

4.(1)受力圖只畫研究對象的簡圖及它受到的外力。

(2)每畫一個力都要有依據，即每個力都有施力物，不多不漏。

(3)受力圖上寫出各力作用點的名稱。

例1:如圖(a)，重量為G的均質球，用繩子系住固定于A點，且靠在光滑的墻上，試畫出球的受力圖。

解:1.取球為研究對象，畫出其分離體圖，如圖(b);

2.作用在球上的主動力有球的重力G，按原方位、原方向、原符號畫出;

3.球有兩處約束，一是繩子的柔性約束，其反力T沿著繩子，背離球;一是光滑面約束，其反力N垂直墻面并指向球。

解:1.畫輪轂的受力圖

(1)取輪轂為研究對象，畫出其分離體如圖(a);

(2)作用在輪轂上的主動力有G，按原方位、原方向、原符號畫出;

(3)輪轂中心處是鉸鏈約束，其反力用正交分力Rx、Ry表示;邊緣處有法向約束和摩擦，其反力分別用N和F表示，其中摩擦力F產生力矩的轉向與主動力G產生力矩的轉向相反。

2.畫制動手柄的受力圖

(1)取制動手柄為研究對象，畫出其分離體如圖(b);

(2)作用在制動手柄上的主動力有P，按原方位、原方向、原符號畫出;

(3)A處是鉸鏈約束，其反力用正交分力RAx、RAy表示;閘瓦處有法向約束和摩擦，其反力與輪轂所受的反力是作用與反作用關系，分別用N′和F′表示。

參考文獻:

[1]煤炭工業出版社.煤炭技工學校通用教材《工程力學》.

[2]浙江大學出版社，高職高專通用教材《工程力學》.

作者單位:山西省陽泉市陽煤集團職教中心