第一节 静力学的基本概念

     静力学是研究物体的平衡问题的科学。主要讨论作用在物体上的力系的简化和平衡两大问题。所谓平衡，在工程上是指物体相对于地球保持静止或匀速直线运动状态，它是物体机械运动的一种特殊形式。

     本部分的内容是高中物理中力学概念的延伸，高中物理中的力的概念主要是与物体的运动挂钩，这里静力学主要是物体的受力情况分析。

     一、力与力系

     力的概念是人们在长期的生产劳动和生活实践中逐步形成的，通过归纳、概括和科学的抽象而建立的。力是物体之间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生改变，或使物体产生变形。力使物体的运动状态发生改变的效应称为外效应，而使物体发生变形的效应称为内效应。刚体只考虑外效应；变形固体还要研究内效应。与高中物理中学到的一样力对物体作用的效应完全决定于以下力的三要素：

     （1）力的大小是物体相互作用的强弱程度。在国际单位制中，力的单位是牛[顿]，用"N"表示。也可以用千牛[顿]，用"kN"表示，1kN=103N。

     （2）力的方向 包含力的方位和指向两方面的涵义。如重力的方向是"竖直向下"。"竖直"是力作用线的方位，"向下"是力的指向。

     （3）力的作用位置是指物体上承受力的部位。一般来说是一块面积或体积，称为分布力；而有些分布力分布的面积很小，可以近似看作一个点时，这样的力称为集中力。

     如果改变了力的三要素中的任一要素，也就改变了力对物体的作用效应。

     既然力是有大小和方向的量，所以力是矢量。可用一带箭头的线段来表示，如线段AB长度按一定的比例尺表示力F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表示力的作用点。线段AB的延长线（图中虚线）表示力的作用线。

     集中力与分布力
     按作用范围可将力分为集中力和分布力。若力的作用范围与结构的尺寸相比很小时，可认为力集中作用于一点，称为集中力。分布作用在体积、面积和线段上的力称为分布力。结构的自重、风、雪等作用力都是分布力。当以刚体为研究对象时，作用在结构上的分布力可用其合力（集中力）代替；但以变形体为研究对象时，作用在结构上的分布力不能用其合力代替。

     一般来说，作用在刚体上的力不止一个，我们把作用于物体上的一群力称为力系。如果作用于物体上的某一力系可以用另一力系来代替，而不改变原有的状态，这两个力系互称等效力系。如果一个力与一个力系等效，则称此力为该力系的合力，这个过程称力的合成；而力系中的各个力称为此合力的分力，将合力代换成分力的过程为力的分解。在研究力学问题时，为方便地显示各种力系对物体作用的总体效应，用一个简单的等效力系（或一个力）代替一个复杂力系的过程称为力系的简化。力系的简化是刚体静学的基本问题之一。