平面力系1. 平面汇交力系可简化为以合力，其大小和方向等于各分力的矢量和，合力的作用线通过汇交点。

2. 平面汇交力系平衡的充要条件为合力等于零，与任意力系不同，任意力系由于不能汇交，会产生力偶，必须得满足主矢主矩都等于零才平衡。

3. 平面汇交力系可以通过解析法，即将各力分解到直角坐标系上，再求合力。

4. 力对点取矩：是一个代数量，绝对值等于力的大小与力臂的乘积：Fd F Mo =)( 5. 合力矩定理：平面力系的合力对于平面内任一点的矩等于所有分力对该点的矩的代数和。

6. 力偶、力偶矩：力偶由两个大小相等，方向相反，作用线不在同一直线上的平行力组成。

力偶矩等于平行力的大小乘上平行力的间距，逆时针为正，顺时针为负。

7. 力偶的等效定理：在同一平面内，只要力偶矩的大小和转向不变，力偶的作用效果就不变。

8. 平面力系的简化：平面任意力系向一点的简化结果为一合力和一合力偶，合力称为主矢，合力偶为主矩。

主矢作用线过简化中心。

9. 平面任意力系平衡的充要条件：⎩⎨⎧==00'Mo F R ，其平衡方程为∑=0x F ，∑=0y F ，∑=0)(Fi Mo ，是三个独立的方程，可以求解三个未知数。

10. 静定问题：当系统中的未知量数目等于独立平衡方程的数目，则所有未知数都能解出，这种问题称为静定问题。

反之为非静定问题。

空间力系11. 空间汇交力系的合力等于各分力的矢量和，合力的作用线过汇交点。

可得合力的大小和方向余弦：()()()222∑∑∑++Fz Fy Fx R F ，()R R F Fx i F ∑=,cos ，其余类似。

12. 空间汇交力系平衡的充要条件为该力系的合力为零，或所有分力在三个坐标轴上投影的代数和为零，∑∑∑===0,0,0Fz Fy Fx ，可求三个未知数。

13. 力对点的矩矢等于该力作用点的矢径与该力的矢量积：()F r F M ⨯=o ；若kFz j Fy i Fx F k z j y i x r ++=++=,，由行列式可得，()()()()k y F x x F y j x F z z F x i z F y yF z F Mo -+-+-=，在坐标轴上的投影为()[]y F z z F y F Mo x -=，()[]xFz zFx F Mo y -=，()[]yFx xFy F Mo z-=。

14. 力对轴的矩是一个代数量，其绝对值等于该力在垂直于该轴的平面上的投影对于这个平面与该轴的交点的矩，而正负号只表示其转向。

15. 力对点的矩与力对通过该点的轴的矩的关系：()[]()F M F Mo xx =。

16. 空间力偶矩矢是自由矢量，而空间力偶对刚体的作用效果完全由力偶来确定，于是存在空间力偶等效定理：作用在同一刚体上的两个空间力偶，如果其力偶矩矢相等，则它们彼此等效。

17. 等效定理表明：空间力偶可以平移到与其作用面平行的任意平面而不改变力偶对刚体的作用，只要力偶矩矢的大小方向不改变，其作用效果不改变。

力偶矩矢d F M ∙=，其中d 为'F F 和的间距。

18. 空间力偶系平衡的充要条件为：该力偶系的合力偶矩等于零或在各坐标轴上的投影代数和分别为零。

19. 空间力系向任一点的简化同平面力系一样得到主矢和主矩，而主矢与简化中心的选取无关，主矩与简化中心的选取一般有关。

20. 当简化结果为一合力偶时，主矩与简化中心的位置无关，当简化结果为一合力时，由于合力与力系等效，因此合力对空间任一点的矩等于力系中各力对同一点的矩的矢量和。

当简化结果为主矢与主矩而Mo F R //'时，便形成了力螺旋，如钻头。

21. 空间任意力系平衡的充要条件：力系的主矢和对任一点的主矩都等于零。

其平衡方程为：∑∑∑===0,0,0Fz Fy Fx ，()∑=0F Mx ，()∑=0F My ，()∑=0F Mz 。

可以求6个未知数。

22. 空间平行力系的平衡方程只有3个方程，如()∑∑==0,0F Mx Fz ，()∑=0F My 。

23. 为了解题方便，每个方程最好只含有一个未知数，为此，选择投影轴应尽量与其余为治理垂直，选择矩的轴时应尽量与其余未知的力平行或相交。

投影轴不必相互垂直，取矩的轴不必与投影轴重合。

24. 平行力系合力作用点的位置仅由各平行力的大小及作用点的位置确定，与方向无关，该点即为平行力系的中心。

25. 平行力系中心坐标公式：∑∑=i i i F x F x c ，y,z 与此类似。

26. 重心坐标公式：∑∑=i i i cP x P x ，y ，z 与此类似。

如果物体是均质的，则V xdv x vc ⎰=，（V 为均质物体的体积）y,z 与此类似。

均质物体的重心是其几何重心。

27. 常用求重心的方法有积分法和分割法和负面积法。

摩擦28. 最大静摩擦力的大小与两物体见的正压力成正比：N s F f F =max ,其中s f 称为静摩擦因素，相应的N d fF F =，其中f 称为动摩擦因素，一般s f f <。

29. 全约束力是指所有约束力的合力，全约束力与法线之间的夹角f ϕ达到最大时，即全约束力最大（经摩擦力最大）时，此时f ϕ称为摩擦角，其正切值等于静摩擦因素。

30. 如果作用于物体的全部主动力的合力的作用线在f ϕ之间，那么无论该力多大，物体都静止，相反，若在f ϕ之外，那么无论该力多小，物体都会运动。

点的运动学31. 矢量法：选取某点O 为坐标原点，自点O 到M 的矢量表示M 相对于O 的位置矢量r ，当该矢量随时间变化时，)(t r r =称为以矢量表示点的运动方程。

点的速度矢量t d rd v =，点的加速度矢量22dt r d a =。

32. 直角坐标法：点的运动方程为)(),(),(321t f z t f y t f x ===，可以求出任一瞬时点的位置。

消除t 即可获得点的轨迹方程。

注意：计算点的速度加速度时，一定要算出各自的方向余弦。

33. 自然法：)(t f s =称为点沿轨迹的运动方程，或以弧坐标表示的点的运动方程。

沿轨迹切线方向的单位矢量为ds rd =τ，其指向与弧坐标正向一致。

34. 自然法中点的速度：τdt ds dt r d v ==。

理解此式时，牢记τ是单位矢量，和单位向量0n 的作用相同。

35. 自然法中的切向法向加速度：τ∙=v a t ，r v a n 2=。

刚体的简单运动36. 平移的特点：刚体上各点的速度大小及方向均相同，加速度大小方向也相同。

所以刚体的平移可以归结为刚体上任一点的运动。

37. 刚体绕定轴转动的运动方程：)(t f =ϕ。

角速度dtd ϕω=，瞬时角加速度：dt d ϕα2=。

38. 定轴转动刚体中：任一点的速度ωR v =，任一点的切向加速度αR a t =，任一点的法向加速度2ωR a n =，其中R 为该点到转轴的距离。

39. 齿轮转动和带轮转动：齿轮转动：121221z z R R ==ωω，z 为齿轮齿数；带轮转动：1221r r =ωω。

点的合成运动40. 点的速度合成定理：动点在某瞬时的绝对速度等于它在该瞬时的牵连速度与相对速度的矢量和。

即e r a v v v +=。

41. 牵连运动是平移时点的加速度合成定理：当牵连运动为平移时，动点在某瞬时的绝对加速度等于它的牵连加速度和相对加速度的矢量和。

即e r a a a a +=。

42. 牵连运动是定轴转动时点的加速度合成定理：当动系做定轴转动时，动点在某瞬时的绝对加速度等于该瞬时它的牵连加速度、相对加速度与科氏加速度的矢量和。

其中科氏加速度r c v a ⨯=ω2。

注意，此处的ω为角速度矢量，与角速度的方向不同，确定其方向要对角速度用右手螺旋定则。

刚体的平面运动43. 求速度的基点法：平面运动可分解成基点的平移以及绕基点的转动，则速度就为基点的速度与该点随图形绕基点转动速度的矢量和。

BA A B v v v +=,一共有6个要素，解题时一般要知道其中4个要素才行，而BA v 的方向总是已知的，故只需要知道任何其他三个要素即可。

44. 速度投影定理：同一平面图形上任意两点的速度在这两点连线上的投影相等。

45. 求速度的瞬心法：平面内速度等于零的点称为瞬时速度中心，平面内任一点的速度等于该点随图形绕瞬心转动的速度。

46. 确定瞬心的方法：对于纯滚动的情况，图形与固定面的接触点就是图形的速度瞬心；如果已知图形上两点的速度的方向，则过两作用点作速度方向的法线，法线交点即为速度瞬心。

当两点的大小方向均相同时，此时图形作瞬时平移。

47. 用基点法求平面内各点的加速度：平面内任一点的加速度等于基点的加速度与该点随图形转动的切向加速度和法向加速度的矢量和。

如图，BA n BA t A B a a a a ++=，其中BA t a 为点B 绕基点A 转动的切向加速度，α⋅=AB a BA t ；BA n a 为点B 绕基点A 转动的法向加速度，2ω⋅=AB a BA n ，其中ωα、分别为平面图形的角加速度、角速度。

48. 当平面图形做瞬时平动时，任意两点的加速度在两点连线上投影相等。

质点动力学的基本方程49. 第二定律：质点的质量与加速度的乘积等于作用于质点的力的大小，加速度的方向与力的方向相同：F a m =。

50. 第三定律：两物体间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，沿着同一直线，且同时分别作用在这两个物体上。

51. 矢量形式的微分方程：∑=i F dt r d m 2252. 微分方程在直角坐标系上的投影：∑=ix F dt x d m 22，∑=iy F dt y d m 22，∑=iz F dtz d m 22。

53. 微分方程在自然轴上的投影：n a a a n t +=τ，0=b a ，其中n ，τ分别为沿轨迹切线方向和主法线方向的单位矢量，b a 为沿副法线法向的分量。

其中，)(切线方向∑=it F dtdv m ，)(2主法线方向∑=in F v m ρ，)(0副法线方向∑=ib F 。

54. 质点动力学的两类基本问题：一：一直质点的运动求作用于质点的力；二：已知作用于质点的力求质点的运动。

解决第一类问题只需将运动方程两次求导得到质点的加速度，待人质点的运动微分方程，即可求解。

解决第二类问题，其实就是解微分方程或求积分的问题，需按照作用力的函数规律进行积分，并根据具体问题的运动条件确定积分函数。

动量定理55. 质点的动量定理：微分形式：dt F v m d =)(；积分形式：⎰=-2112t t dt F v m v m 。

56. 质点系动量定理：质点系的动量对时间的导数等于作用于质点系的外力的矢量和（或外力的主矢），即∑=)(e i F dtp d ，可改写成⎰∑⎰=2121)(p p t t e i dt F p d ，∑=-)(12e i I p p 。