静力学基础公理意义小论

静力学基础公理意义小论

作者：*** 指导老师：刘科元 中国矿大银川学院机电系工业工程专业

摘要：静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。静力学公理是人类经

过长期生活实践，反复观察总结出的客观规律，在生活实际中有广泛应用，对于研究物体的运动或变形有重要意义。本文对于静力学基础公理在工程中的意义做出了总结，对静力学的应用有一定参考意义。

关键字：静力学应用，静力学基础公论，工程，实际, 意义

静力学公理是关于力的基本性质的概括总结，是静力学理论的基础。随着社会的进步和科学技术的高速发展。静力学基础公理的意义得到了充分的体现，许多工程应用中的方法和理论都是由此为基础，推理，演变而成的。可以说，静力学基础公理在力学甚至工程学领域都起着举足轻重的地位。它不仅是解决问题的基础，更是我们学习，拓展的依据。下面，本文将对静力学的五个公理及其意义做出详细的分析。

公理一 二力平衡公理

作用在同一刚体上的两个力使刚体保持平行的充分必要条件是：这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。二力平衡条件建立了作用于物体上的最简单的力系平衡时所必须满足的条件，这是刚体平衡最基本的规律，是推导力系平衡条件的理论基础。但此公理只适用于刚体，而不适应于变形体。工程学中，根据这个公理制造出许多二力构件，简称二力杆，并在机械领域得到了广泛的应用。根据平衡公理，运用静力学可以求出构件间的相互作用力。各构件之间相互作用力的大小和变化规律是设计运动副的结构、分析支承和构件的承载能力，以及选择合理润滑方法的依据。

公理二 加减平衡力系原理

在作用于物体上的任何一个力系中，加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原来力

系对刚体的效应。这个公理是力系简化的理论依据。利用加减平衡力系原理可以导出作用于刚体上的力可沿其作用线滑动而不改变力对刚体作用的性质。根据这一原理，可以将已知力沿其作用线移至任意点而不改变力对物体的作用效果，这就是力的可传递性。力的可传递性对于解决工程中的一些难题提供了方面，在工程学中有重要意义。关于这方面的相关文献也有一些设想，比如根据加减平衡公理，提出用附加平衡力系方法来研究具有完整，定

常，理想约束的刚体系统的运动学问题。

公理三 平行四边形法则

作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力的作用点也在该点，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线表示。这个公理总结了最简单的力系简化的规律，是较复杂力系简化的基础。平行四边形公理对于刚体和变形体都适用，利用力的可传递性和平行四边形法则，并根据二力平衡条件，可得出：刚体在三个力作用下平衡，如其中两个力的作用线相交，则这三个力的作用线必过该交点。这个推论也称为同平面不平行三力平衡时的汇交定理。在工程应用中，三力平衡汇交定理常常用来确定刚体在三个力作用下平衡时未知力的方向，以后将会看到该定理扩大了平面汇交力系平衡条件的应用范围。在工程学中的发展前景将会越来越广阔。

公理四 作用与反作用定律

任何两个物体间相互作用的一对力总是大小相等，作用线相同，而指向相反，同时并分别作用在两个物体上，这两个力互为作用力和反作用力。这个公理概括了自然界物体相互作用的关系，表明作用力和反作用力总是相互依存，同时出现，同时消失的。不论物体是处于平衡状态还是运动状态，也不论是刚体还是变形体，该定律都普遍适用。这个定律很好的解释了自然界和生活着许多问题和现象。同样根据作用和反作用定律，在工程领域也得到了很好的体现，避免了许多问题的产生，也很好的解释了一些现象的实质。最近神州六号的发射就是工程学领域对这一定律很好的应用的现实实例。同样还有好多高端的科技和技术也离不开这一定律，在以后的发展中，将会运用的越来越广泛，也会越来越精密。

公理五 刚化原理

当变形体在某一力系作用下处于平衡时，如将此变形体刚化为刚体，则平衡

状态保持不变。刚化原理建立了刚体与变形体平衡条件之间的联系，扩大了刚体静力学的范围，在应用静力学理论有关学科中有广泛的应用。但必须强调的是，刚化要在变形体发生变形后平衡时进行，即刚化后应把变形也保留下来，而不能将正在变形中不处于平衡状态的变形体刚化。也就是说，是将变形完成后的形状视为刚体。实际工程中，多说情况下物体的变形微小，因此常用未变形时物体的形状视为变形后的形状，即做他们的相似计算。这种方法运用广泛，对解决实际问题有很大的帮助作用。

总结

静力学公理是人类经过长期慎密观察和经验积累总结到的结论，它被反复的实验验证，是不需要证明而被人们所公认的结论。静力学五大公理更是工程学不可或缺的的宝贵财富，上百年来，一直最为解决问题的理论基础。经年来，更是在工程学领域和医学领域得到了广泛的应用，它的价值在逐渐凸显中。相信在不久的将来，静力学公理的应用将会更加广泛，更加有深度，更能应到人们在各个领域更好的发现和探究。

参考文献

（1）韩江水，屈钧利.《工程力学》.中国矿业大学出版社，2009 （2）郝桐生.《理论力学》.高等教育出版社，2003 （3）王永岩.《理论力学》.煤炭工业出版社，1997

（4） 西南交通大学应用力学与工程系《.工程力学教程》.高等教育出版社，2009 （5）哈尔滨工业大学理论力学教研室.《理论力学》.高等教育出版社，2002