任何作业过程都离不开“力”。悬吊平台由提升机提供动力，方可沿钢丝绳作上下升降运动；钢丝绳由悬挂机构提供悬挂力，才可将悬吊平台悬挂在空中；作业人员、工具和材料是由悬吊平台提供支承力，才可升空进行作业；即便我们站在地面上也至少要受到2个力的作用，即重力和地面对人的支承力。由此可见，在自然界中“力”无处不在，随处可见。但是如果不上升到理论上来认识，人们恐怕对无处不在的“力”会视而不见。

1.力

（1）力是表示物体之间相互作用的物理量 力能改变物体的运动状态。例如人对停放在地面上的手推车施加一个推力，手推车便由静止状态变为沿地面向前运动的状态。一块由高空坠落到地面的石头，由高速坠落运动状态变为静止状态，是因为地面对石头施加了支承力的结果。

力还能使物体变形。例如：大锤砸在烧红的铁块上，会使铁块产生明显的变形。即使大锤砸在冷却的铁块上，也会使铁块产生变形，只不过变形轻微，肉眼不便观察而已。跳水运动员站在跳板上起跳的一瞬间，跳板发生很大的变形，这也是力的作用结果。作业人员站在升空后的悬挂平台上，其重力也会使平台产生弯曲变形，只不过变形比较微小而已。但是，当悬吊平台装满物体时，平台就会产生肉眼可见的明显变形了。如果所放物体的重量超吊篮的额定载重量时，平台的变形会更大。如果超载达到一定程度，超过平台结构的承载能力，平台将发生不可恢复的永久变形或断裂。

（2）力的特征 力是一个矢量（有方向的量）。力的三个特征：力的大小、方向和作用点。力的法定计量单位是“牛顿”，用字母N表示。在已被废止的工程制单位中，力的单位是“公斤力”，用字母kgf表示。二者换算关系为：1kgf=9.81N≈10N。

为了方便而形象地表示一个力，在工程上常用一段具有一定比例长度的带箭头的线段表示。

例：

表示：力F₁的大小为15N，方向为水平向右，作用点为A点；

力F₂的大小为20N，方向为水平向右，作用点为B点。

力的大小、方向和作用点也称为力的三要素。任何一个力，只要改变其中一个要素，力的作用效果则随之而变，如附图2-1所示。

其中：作用于A点的力F₁小于水壶的重力W，水壶静止不动；作用于A点的力F₂略大于水壶的重力W，并且与W共线，水壶被垂直提起；作用于B点的力F₃=F₂，但不与壶的重力W共线，水壶被向右倾倒。

附图2-1 力的作用效果图

2.力矩

（1）力矩是使物体发生转动的物理量 力矩能改变物体的旋转运动状态。例如，用扳手拧紧或松开螺母，使螺母由静止状态变为旋转运动状态，是力矩作用的结果。在高速转动的电动机上施加一个制动力矩，可降低电动机的旋转速度。当制动力矩足够大时，则可使电动机停止旋转运动而处于静止状态，这也是力矩的作用效果。

（2）力矩的特征 力矩也是一个具有方向性的矢量。拧紧螺母的力矩与松开螺母力矩方向是相反的。

力矩的大小（即产生旋转作用的大小）不仅与力的大小有关，而且与力到其旋转中心的距离有关。力到其旋转中心的距离称为力臂，单位为米，表示为m。力矩=力×力臂，单位为牛顿米，表示为N·m。

附图2-2 力矩关系图

在附图2-2中，M代表拧紧螺母的力矩；F₁、F₂和F₃分别代表作用在扳手上的三个大小、方向和作用点各不相同的力；L₁、L2和L₃分别代表与F₁、F₂和F₃对应的三个力臂。三者之间关系的表达式如下

M=FL （附2-1）

具体表达为：M_l=F₁L₁，M₂=F₂L₂，M₃=F₃L₃。从表达式可以得出：力矩的大小与力的大小成正比。力量小了，拧不紧螺母就体现了这个道理；力矩的大小与力臂的大小成正比。在拧松锈死的螺母时，需采用力臂较大的扳手，应用的就是这一理论；当力矩大小不变时，力与力臂成反比。即力臂越大，所需要的力越小。

3.力的平衡

（1）物体的平衡 物体处于静止或匀速直线运动状态称作物体处于平衡状态。物体处于平衡状态的条件是作用在物体上的所有力相互平衡，而且这些力所产生的力矩也须平衡。否则物体会改变运动状态或发生转动。

（2）力的平衡 力的平衡条件是：作用在同一物体上的合力为零。如附图2-3所示：悬吊在空中的物体静止不动（处于平衡状态）是因为垂直向上的绳索拉力F与它自身重力W的合力为零。其中物体受到重力W和拉力F二力作用，属于典型的二力平衡状态。二力平衡的条件是：作用在同一物体上的二力，大小相等，方向相反，并且作用在同一条直线上（此时合力为零）。(www.daowen.com)

附图2-3 物体受力平衡图

如附图2-4所示，吊篮悬吊在空中静止不动（处于平衡状态），其合力也必须为零。

其平衡条件是：F₁+F₂=W，且F₁+F₂的合力与重力W的方向相反，而且F₁、F₂与W作用在同一平面内。

如附图2-5所示，由于施加在吊篮上的载荷W偏向一侧，造成悬吊平台顺时针转动一个角度，直至F₁、F₂与W共面时，才处于平衡状态。但此时平台处于横向倾斜状态。

附图2-4 吊篮悬吊平衡图

附图2-5 偏载造成吊篮横向倾斜示意图

4.摩擦

（1）摩擦是普遍存在的一种物理现象 在相互接触的两个物体之间，只要存在相互运动或只要有相互运动趋势，二者之间就存在着摩擦，并且产生阻止二者相互运动的摩擦力。摩擦力的大小与使物体产生相对运动或趋势的作用力的大小相等，方向相反，作用线相同，是一对平衡力。

如附图2-6所示，作用在物体上的推力F与物体和地面之间的摩擦力F′是一对平衡力。随着推力F的增加，摩擦力F′也相应增加。直到F增加到与物体和地面之间最大摩擦力相等时，物体便相对地面作匀速直线运动（也是一种平衡状态）。

正压力N与支承力R是另外一对平衡力。

附图2-6 摩擦力平衡图

（2）最大摩擦力 在物体刚刚开始运动的一瞬间，与作用力相平衡的摩擦力称为最大静摩擦力。一旦作用力推动物体运动后，使物体作匀速直线运动时，作用力所需要克服（平衡）的摩擦力称为动摩擦力，也称为最大动摩擦力。实践证明，最大动摩擦力总是小于最大静摩擦力。

实验证明，物体之间的最大静摩擦力和动摩擦力，都与物体之间的正压力成正比。二者之间的关系为

F_max=fN （附2-2）

式中 F_max——最大摩擦力（N）；

N——作用在两物体之间的正压力（N）；

f——两物体之间的摩擦因数，是一个常数，无单位。

研究结果表明，摩擦因数仅与物体的材料、摩擦表面的光滑程度以及润滑条件有关，而与摩擦接触表面的面积大小无关。常用材料的摩擦因数见附表2-1。

附表2-1 常用材料的摩擦因数