自由體

自由體

自由體是指只受主動力作用,而且能夠在空間沿任何方向完全自由地運動的物體。它是不受外力約束的。

基本概念


只受主動力作用,而且能夠在空間沿任何方向完全自由的運動的物體,稱為自由體。如空氣中的熱氣球等。其自由度為6。
自由體是不受外力的,已知外力主要指作用在物體上的主動力,按其作用方式有體積力和表面力兩種。體積力是連續分佈在物體內各點處的力,如均質物體的重力,單位是N/m3或kN/m3;表面力常是在接觸面上連續分佈的力,如內壓容器的壓力和塔器表面承受的風壓等,單位是N/m2或kN/m2;如果被研究物體的橫向尺寸遠較長度為小,則度量其體積力和表面力大小均用線分佈力表示,單位是N/m或kN/m。兩個直接接觸的物體在很小的接觸面上互相作用的分佈力,可以簡化為作用在一點上的集中力,如化工管道對托架的作用力,單位是kN或N。

名詞對比


自由體
自由體
自由體——只受主動力作用,而且能夠在空間沿任何方向完全自由的運動的物體。(位移不受限制的物體)
非自由體——運動在某些方向上受到了限制而不能完全自由的運動的物體。(位移受限制的物體)
約束——限制非自由體運動的物體。(即構成限制條件的物體)

舉例說明


下面舉例子解釋一下。軸只能在軸承孔內轉動,不能沿軸孔徑向移動,於是軸就是非自由體,而軸承就是軸的約束;塔設備被地腳螺栓固定在基礎上,任何方向都不能移動,地腳螺栓就是塔的約束;重物被吊索限制使重物不能掉下來等等。可以看出,無論是軸承、基礎、還是吊索,它們的共同特點是直接和物體接觸,並限制物體在某些方向的運動。
由此可以看出,自由體是不受約束的。