靜力學(xué)的基本物理量有三個(gè):力、力偶、力矩。
力的概念是靜力學(xué)的基本概念之一。經(jīng)驗(yàn)證明,力對(duì)已知物體的作用效果決定于:力的大小(即力的強(qiáng)度);力的方向;力的作用點(diǎn)。通常稱它們?yōu)榱Φ娜。力的三要素可以用一個(gè)有向的線段即矢量表示。
凡大小相等方向相反且作用線不在一直線上的兩個(gè)力稱為力偶,它是一個(gè)自由矢量,其大小為力乘以二力作用線間的距離,即力臂,方向由右手螺旋定則確定并垂直于二力所構(gòu)成的平面。
力作用于物體的效應(yīng)分為外效應(yīng)和內(nèi)效應(yīng)。外效應(yīng)是指力使整個(gè)物體對(duì)外界參照系的運(yùn)動(dòng)變化;內(nèi)效應(yīng)是指力使物體內(nèi)各部分相互之間的變化。對(duì)剛體則不必考慮內(nèi)效應(yīng)。靜力學(xué)只研究最簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)即平衡。如果兩個(gè)力系分別作用于剛體時(shí)所產(chǎn)生的外效應(yīng)相同,則稱這兩個(gè)力系是等效力系。若一力同另一力系等效,則這個(gè)力稱為這一力系的合力。
靜力學(xué)的全部?jī)?nèi)容是以幾條公理為基礎(chǔ)推理出來(lái)的。這些公理是人類在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中積累起來(lái)的關(guān)于力的知識(shí)的總結(jié),它反映了作用在剛體上的力的最簡(jiǎn)單最基本的屬性,這些公理的正確性是可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證的,但不能用更基本的原理來(lái)證明。
靜力學(xué)的研究方法有兩種:一種是幾何的方法,稱為幾何靜力學(xué)或稱初等靜力學(xué);另一種是分析方法,稱為分析靜力學(xué)。
幾何靜力學(xué)可以用解析法,即通過(guò)平衡條件式用代數(shù)的方法求解未知約束反作用力;也可以用圖解法,即以力的多邊形原理和伐里農(nóng)——潘索提出的索多邊形原理為基礎(chǔ),用幾何作圖的方法來(lái)研究靜力學(xué)問(wèn)題。分析靜力學(xué)是拉格朗日提出來(lái)的,它以虛位移原理為基礎(chǔ),以分析的方法為主要研究手段。他建立了任意力學(xué)系統(tǒng)平衡的一般準(zhǔn)則,因此,分析靜力學(xué)的方法是一種更為普遍的方法。
靜力學(xué)在工程技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。例如對(duì)房屋、橋梁的受力分析,有效載荷的分析計(jì)算等。