1.受力分析

研究物体的平衡或运动时，首先必须分析物体受到哪些力的作用。为了清楚地表示物体的受力情况，就有必要把所研究的物体从周围的物体中分离出来，即单独画出所研究物体的简单轮廓图，并表示出它所受到的全部力，这种图形称为受力图。

2.约束与约束反力

凡对物体的运动起阻碍作用的周围物体称为约束，约束作用在物体上的力称为约束反作用力（简称约束反力或反力）。

物体受到的力一般可分为两类：一类是物体的主动力，如物体的重力、物体上的载荷等；另一类是物体的约束反力。主动力的大小和方向通常是已知的，而约束反力的大小和方向则是未知的。一般情况下，物体受到的约束反力的方向可根据物体的约束类型来确定，至于大小则需要应用平衡条件来计算。

3.约束类型和约束反力方向的确定

（1）柔性约束，即由柔软的绳索等构成的约束。

绳索等柔性物体，在不计其自重的情况下，将物体系住而被拉紧时，两端受到拉力。根据二力平衡条件可知，两端的拉力沿着绳索作用，如图3-5所示。

图3-5　柔性约束

结论：柔性约束的反力的方向沿着绳索而背离物体。

（2）刚性光滑接触表面约束，即由完全光滑的接触表面所构成的约束。

物体放在光滑的平面上，在不计摩擦的情况下，可以认为支撑面不能限制物体沿其切线方向滑动，而仅能阻止物体沿支撑面法线向下运动，如图3-6所示。

结论：刚性光滑接触表面约束反力的方向，沿着接触面法线面指向物体。

（3）固定铰链支座约束，如图3-7所示。当杆受载荷作用时，销钉孔壁便紧压到销钉上的某处，销钉将通过接触点给杆一个反力F，这个反力的作用线必定通过销钉中心，且随着杆件所受的主动力不同，杆与销钉接触点的位置也随之不同。

结论：固定铰链支座的反力作用线必定通过销钉中心，但方向需要根据物体受力情况而定。一般在未确定反力方向时，用两个方向垂直的分力FX与FY来代替，然后求出合力F。

（4）活动铰链支座约束，图3-8所示为桥梁上用的活动铰链支座，这种支座下面有几个圆柱形滚子，支座可在支撑面滚动，允许支座的间距有稍许变化。

图3-6　刚性光滑接触表面约束

图3-7　固定铰链支座约束

图3-8　活动铰链支座约束

结论：在不计摩擦的情况下，活动铰链支座反作用力作用线必定通过铰链中心，方向垂直于支撑面。

（5）二力杆，指本身不受主动力作用的双铰链刚杆，其反力的方向沿两端铰链中心的连线。(www.daowen.com)

如图3-9所示，在实际工程中，经常会遇到一种不计自重的双端铰链连接的刚杆。三脚架中的杆BC，当不计自重时，它是只受两个力作用的平衡物体。由二力平衡条件可知，杆BC所受的力必定沿两个铰链中心的连线，所以杆BC对杆AB的反力也一定沿此连线。

图3-9　三脚架受力分析

注意：杆AB因受到载荷F的作用，两端铰链的反力就不再沿铰链A和B的连线，也就是说，AB杆不是二力杆。

顺口溜：绳子链条，力沿中线；二力平衡，力过两点；光滑接触，力沿法线；轴承铰链，力分两边。

4.物体受力分析

物体受力分析及画受力图是学习力学的基本功，学习时必须掌握画受力图的方法。

例3-1　杆AB一端为固定铰链支座，另一端为活动铰链支座，其上作用有载荷F。试画杆AB的受力图。

解：杆AB受到的力有：

（1）载荷 F；

（2）支座B的反力FB，方向垂直于支撑面，且向上；

（3）支座A的反力FAY和FAX，如图3-10所示。

例3-2　画出图3-11中球的受力图。

解：如图3-11所示，球受到的力有：

（1）重力G；

（2）B端绳拉力的反力F；

（3）A点受地面光滑约束力FA，方向垂直于支撑面向上。

图3-10　杆AB受力分析

图3-11　球的受力分析

例3-3　图3-12所示为曲柄滑块机构中滑块的受力图。

图3-12　滑块受力分析