力的概念及其机械作用

力的概念源自劳动实践。通过长期的生产劳动和科学实践,人们逐渐认识到力是物体间的相互机械作用,这种作用使物体的运动状态或形状发生改变。物体间的相互机械作用可分为两类:一类是物体间的直接接触的相互作用,另外一类是场和物体间的相互作用。尽管物体间的相互作用力的来源和物理本质不同,但它们所产生的效应是相同的。

物体在受到力的作用后,产生的效应可以分为两种:

①外效应,也称为运动效应——使物体的运动状态发生改变;

②内效应,也称为变形效应——使物体的形状发生变化。

静力学研究物体的外效应。

实践表明,力对物体作用的效应取决于力的3 个要素:力的大小、方向和作用点。(www.xing528.com)

力的大小反映物体之间相互机械作用的强弱程度。力的单位是牛顿(N)或千牛顿(kN);力的方向包含力的作用线在空间的方位和指向,如水平向右、铅直向下等。

力的作用点是指力在物体的作用位置。实际上,两个物体之间相互作用时,其接触的部位总是占有一定的面积,力总是按照各种不同的方式分布于物体接触面的各点上。当接触面面积很小时,则可以将微小面积抽象为一个点,这个点称为力的作用点,该作用力称为集中力;反之,如果接触面积较大而不能忽略时,则力在整个接触面上分布作用,此时的作用力称为分布力。分布力的大小用单位面积上的力的大小来度量,称为荷载集度,用q(单位为N/m2)来表示。

力是矢量,记作F(图1.1),用一段带有箭头的直线(AB)来表示:其中线段(AB)的长度按一定的比例尺表示力的大小;线段的方位和箭头的指向表示力的方向;线段的起点A 或终点B(应在受力物体上)表示力的作用点。线段所沿的直线称为力的作用线。

图1.1