
【化】 system of parallel forces
of equal rank; parallel; parallelism; range; simultaneous
【电】 parallel
【化】 system of forces
平行力系(System of Parallel Forces)是理论力学和工程力学中的一个基本概念,指作用在同一个物体上的一组力,这些力的作用线(即力的方向线)互相平行。这种力系在结构分析、机械设计等领域极为常见。
英文对应术语:System of Parallel Forces
特点: 各力方向相同或相反,但永不相交。
合力计算
若所有力方向相同,合力大小为各力代数和,方向与分力相同;若存在反向力,需进行矢量叠加。
公式表达:
$$ R = sum_{i=1}^{n} F_i $$
其中 ( R ) 为合力,( F_i ) 为第 ( i ) 个分力。
合力作用点定位
平行力系的合力作用点可通过力矩定理确定。以平面力系为例:
$$ x_c = frac{sum (F_i cdot x_i)}{R}, quad y_c = frac{sum (F_i cdot y_i)}{R} $$
( (x_c, y_c) ) 为合力作用点坐标,( (x_i, y_i) ) 为各力作用点坐标。
力偶矩的存在
当合外力为零但合力矩非零时,平行力系等效于一个力偶,导致物体纯旋转。
第8章详细讨论力系简化方法,包含平行力系的合成与平衡条件。
Chapter 2 "Force Systems" 系统阐述平行力系的矢量运算规则(Wiley出版社)。
第4章 "力系的简化" 提供平行力系简化实例及工程应用。
注:因未搜索到可直接引用的在线资源,参考文献以经典教材为主,建议通过高校图书馆或出版社官网获取完整内容。
平行力系是力学中的一个基本概念,指作用在物体上的一组力,其作用线(即力的方向线)互相平行。以下从定义、特点、平衡条件及应用等方面详细解释:
定义
平行力系由多个力组成,这些力的作用线彼此平行,方向可以相同或相反。例如,多个垂直向下作用于物体的重力,或水平方向上的多个推力,均属于平行力系。
分类
简化与合成
平行力系可简化为一个合力和一个合力偶:
平衡条件
当物体处于静止或匀速运动时,平行力系满足:
工程结构
如桥梁承受的车辆荷载、楼板承受的均布荷载,均需按平行力系分析总力及力矩分布,确保结构稳定。
机械设计
起重机吊臂受多个平行拉力作用时,需计算合力作用点,防止倾覆。
日常生活
两人用扁担抬重物时,重物重力与肩膀支撑力构成平行力系,需调整位置使力矩平衡(扁担水平)。
平行力系的核心在于分析力的合成与平衡条件,通过计算合力和力矩分布,可解决工程、物理中的实际问题。其特点是方向单一,简化计算的同时需特别注意力矩的影响。
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