任務(wù)1.4受力圖繪制高空走鋼絲我們都知道是一項(xiàng)非常難的“雜技運(yùn)動(dòng)”，要有超強(qiáng)的平衡感和膽量才敢邁出這一步。那你有聽(tīng)說(shuō)過(guò)阿迪力·吾休爾這個(gè)人嗎？他手拿長(zhǎng)桿，腳下踩著只有曬衣服的繩子那般粗細(xì)的鋼絲卻如履平地，自如地做著走、跳、臥等動(dòng)作。他曾經(jīng)創(chuàng)下過(guò)5項(xiàng)高空走鋼絲的吉尼斯世界紀(jì)錄，名揚(yáng)全世界，因此被稱為中國(guó)高空走鋼絲第一人，至今無(wú)人能打破他所創(chuàng)造的“高空”神話。阿迪力·吾休爾在表演走鋼絲阿迪力·吾休爾在走鋼絲時(shí)為什么能保持平衡？一、單個(gè)物體的受力圖進(jìn)行受力分析前必須要明確對(duì)哪一個(gè)物體或構(gòu)件進(jìn)行受力分析，即需要明確研究對(duì)象。為了分析研究對(duì)象的受力情況，又必須弄清研究對(duì)象與哪些物體有聯(lián)系，受到哪些力的作用，這些力是什么物體施加的，哪些是已知力，哪些是未知力。需要將研究對(duì)象從其周圍物體中脫離出來(lái)。被脫離出來(lái)的研究對(duì)象稱為分離體。在脫離體上畫(huà)出周圍物體對(duì)它的全部作用力（包括主動(dòng)力和約束力），這樣的圖形就稱為受力圖。一、單個(gè)物體的受力圖如上述案例所述，目的是要弄清楚人在走鋼絲時(shí)為什么能保持平衡，所以研究對(duì)象是人。將人從周圍物體中脫離出來(lái)單獨(dú)分析可知，要想在鋼絲上行走，必須保證身體筆直，人的重心與FN、W共線，如圖b所示。為了完成走鋼絲的演出，雜技演員需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的刻苦訓(xùn)練，才能達(dá)到保持平衡的能力。二、簡(jiǎn)單物體系統(tǒng)的受力圖物體系統(tǒng)的受力圖畫(huà)法與單個(gè)物體的受力圖畫(huà)法基本相同，區(qū)別只在于所取的研究對(duì)象是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體聯(lián)系在一起的物體系統(tǒng)。研究時(shí)只需將物體系統(tǒng)看為一個(gè)整體，就像對(duì)單個(gè)物體一樣。當(dāng)需要畫(huà)出物體系統(tǒng)中某單個(gè)物體的受力圖時(shí)，可把它從圓柱鉸鏈連接處拆開(kāi)，即從系統(tǒng)中分離出來(lái)，并加上相應(yīng)的約束力。應(yīng)該要注意的是：約束力作為物體間的相互作用，也一定要遵循作用與反作用公理。三、受力圖的繪制步驟選取合適的研究對(duì)象與正確畫(huà)出物體受力圖是解決力學(xué)問(wèn)題的前提和依據(jù)，是進(jìn)行力學(xué)計(jì)算的首要步驟，如有失誤，將導(dǎo)致整個(gè)計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤。受力圖繪制步驟如下：第1步確定研究對(duì)象，將其單獨(dú)脫離出來(lái)。第2步畫(huà)主動(dòng)力。主要包括重力和研究對(duì)象所受的已知外力。第3步畫(huà)約束力。根據(jù)約束類型，將約束一一解除，畫(huà)出其對(duì)應(yīng)的約束力。第4步檢查（力的名稱與方向）。任務(wù)1.4.1分析小球的受力情況將小球用繩索系在墻上，假設(shè)小球受到的重力為W，試畫(huà)出小球的受力圖。第一步確定研究對(duì)象，選取選小球?yàn)檠芯繉?duì)象，將小球脫離出來(lái)進(jìn)行受力分析。如圖a所示。第二步畫(huà)主動(dòng)力，主動(dòng)力為重力W，垂直向下，作用點(diǎn)在小球質(zhì)心O，如圖b所示。第三步畫(huà)約束力，一是小球通過(guò)繩索和墻體連接，故小球在A點(diǎn)受到柔索約束，解除約束，畫(huà)出約束力FT，作用與A點(diǎn)，沿繩索離開(kāi)小球；二是小球與墻面解除，屬于光滑接觸面約束，解除約束，畫(huà)出約束力FNB，作用點(diǎn)為接觸點(diǎn)B，垂直于墻面指向小球，如圖c所示。第四步檢查（力的名稱與方向）任務(wù)分析任務(wù)1.4.2分析梁的受力情況在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，要求梁在支撐端處不得有豎向和水平方向的運(yùn)動(dòng)，為了反映墻對(duì)梁端部的約束性能，可以把梁的一端視為固定鉸支座，將另一端視為可動(dòng)鉸支座來(lái)分析。在工程上稱這種梁為簡(jiǎn)支梁，如圖所示，試畫(huà)出梁的受力圖。第一步確定研究對(duì)象，選梁為研究對(duì)象，將梁脫離出來(lái)進(jìn)行受力分析，如圖a所示。第二步畫(huà)主動(dòng)力，受到的主動(dòng)力為均布荷載q，如圖b所示。第三步畫(huà)約束力，梁在A、B兩端分別有固定鉸支座（A點(diǎn)）、可動(dòng)鉸支座（B點(diǎn)）與基礎(chǔ)固定，現(xiàn)將這兩處約束解除，畫(huà)出對(duì)應(yīng)的支座約束力，這樣就得到了梁的受力圖，如圖c所示。第四步檢查（力的名稱與方向）任務(wù)分析任務(wù)1.4.3分析三鉸拱的受力情況三鉸拱ACB受已知力F的作用，如圖所示。如不計(jì)三鉸拱的自重，試畫(huà)出AC、BC和整體（AC和BC一起）的受力圖。第一步確定研究對(duì)象，分別取AC、BC為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析。第二步畫(huà)BC的受力圖，取BC為研究對(duì)象，由B處和C處的約束性質(zhì)可知其約束力分別通過(guò)兩鉸中心B、C，大小和方向未知。但因BC上只受FRB和FRC兩個(gè)力的作用且平衡，因此它是二力構(gòu)件，所以FRB和FRC的作用線一定沿著兩鉸中心的連線BC，且大小相等，方向相反，其指向是假定的，如圖a所示。任務(wù)分析第三步畫(huà)AC的受力圖，取AC為研究對(duì)象，作用在AC上的主動(dòng)力是已知力F。A處為固定鉸支座，其約束力為FAX和FAY，C處通過(guò)鉸鏈與BC相連，由作用和反作用關(guān)系可以確定C處的約束力是F’RC，它與FRC大小相等，方向相反，作用線相同，AC的受力圖如圖