褐雲瑪瑙螺
[拼音]：jinglixue
[外文]：statics
力學的一個部分，它研究物體在力的作用下處於平衡的規律，建立各種力系的平衡條件。
平衡是物體機械運動的特殊形式，嚴格地說，物體相對於慣性參照系處於靜止或作勻速直線運動的狀態，即加速度為零的狀態都稱為平衡。對於一般工程問題，平衡狀態是以地球為參照系確定的。靜力學還研究力系的簡化和物體受力分析的基本方法。
歷史概述
從現存的古代建築，可以推測當時的建築者已使用了某些由經驗得來的力學知識，並且為了舉高和搬運重物，已經能運用一些簡單機械（例如槓桿、滑輪和斜面等）。
靜力學發展時期是從公元前 3世紀開始到公元16世紀伽利略奠定動力學基礎為止。這時期經歷了西歐奴隸社會後期，全部封建時代和文藝復興(自15世紀後半葉)初期。由於農業、建築業的要求以及同貿易發展有關的精密衡量的需要，推動了力學的發展。人們在使用簡單的工具和機械的基礎上，逐漸總結出力學的概念和公理。例如，從滑輪和槓桿得出力矩的概念；從斜面得出力的平行四邊形法則等。
阿基米德是使靜力學成為一門真正科學的奠基者。在他的關於平面圖形的平衡和關於重心的著作中，創立了槓桿理論，並且奠定了靜力學的主要原理。阿基米德得出的槓桿平衡條件是：若槓桿兩臂的長度同其上的物體的重量成反比，則此二物體必處於平衡狀態。阿基米德是第一個使用嚴密推理來求出平行四邊形、三角形和梯形物體的重心位置的人，他還應用近似法，求出了拋物線段的重心。
著名的義大利藝術家、物理學家和工程師達·芬奇是文藝復興時期首先跳出中世紀煩瑣科學人們中的一個，他認為實驗和運用數學解決力學問題有巨大意義。他應用力矩法得到了如圖1所示問題的準確解。他應用虛位移原理的概念來分析起重機構中應用的滑輪和槓桿系統。在他的一份草稿中，他畫了兩個元件，在它們的上面作了一個鉛垂力
Q
對物體在斜面上的力學問題的研究，最有功績的是S.斯蒂文，由他的論證，得出了力的平行四邊形法則。
靜力學一直到P.伐裡農提出了著名的伐裡農定理後才完備起來。他和L.潘索的索多邊形原理是圖解靜力學的基礎。
分析力學是j.l.拉格朗日提出來的，他在大型著作《分析力學》中，根據虛位移原理，用嚴格的分析方法敘述了整個力學理論。虛位移原理早在1717年已由J.伯努利指出，而應用這個原理解決力學問題的方法的進一步發展和對它的數學研究卻是拉格朗日的功績（見虛功原理）。
在力學中，和分析方法發展的同時，幾何方法也得到更進一步的發展。首先要提到的是法國的潘索的著作《靜力學概要》(1804)，這本書是現代剛體幾何靜力學的基礎。書中他建立了力偶的概念，研究了力偶的理論，然後用這個理論，解決了在一般情況下，把作用在剛體上的力系簡化成最簡單形式的問題，並匯出了在這種情形下剛體的平衡條件。
靜力學的基本物理量
靜力學的基本物理量有下列三種。
力
力的概念是靜力學的基本概念之一。經驗證明，力對已知物體的作用效果決定於：
（1）力的大小（即力的強度），②力的方向，③力的作用點。通常稱它們為力的三要素。力的三要素可以用一個有向的線段即向量
F
表示（圖3）。向量F
的起點A即為力的作用點。F
的指向和方位表示力的方向，而F
的長度則表示力的大小，力服從向量相加的平行四邊形法則。
力偶
凡大小相等方向相反且作用線不在一直線上的兩個力稱為力偶，它是一個自由向量，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（見力矩）確定並垂直於二力所構成的平面。
力對一點之矩
令一任意參照點O同力的作用點A所構成的向量為
r
。力對於一點之矩是一向量，其大小為r
同F
所構成的三角形面積的兩倍，方向垂直於r
和F
所構成的平面，由r
指向F
並由右手螺旋定則確定(圖4)。寫成向量形式：M
o(F
)＝r
×F
。學科內容
主要包括以下幾個方面。
力作用於物體的效應
分為外效應和內效應。外效應是指力使整個物體對外界參照系的運動變化；內效應是指力使物體內各部分相互之間的變化。對剛體則不必考慮內效應。靜力學只研究最簡單的運動狀態即平衡。如果兩個力系分別作用於剛體時所產生的外效應相同，則稱這兩個力系是等效力系。若一力同另一力系等效，則這個力稱為這一力系的合力。
靜力學公理
靜力學的全部推理是以幾個簡單公理為基礎的。這些公理是人類在長期的生產實踐中積累起來的關於力的知識的總結，它反映了作用在剛體上的力的最簡單最基本的屬性，這些公理的正確性是可以通過實驗來驗證的，但不能用更基本的原理來證明。
公理 1（二力平衡原理）。作用在剛體上的兩個力使剛體保持平衡的必要和充分條件是：這兩個力的大小相等，方向相反，並沿同一條直線作用著。
公理 2（加減平衡力系原理）。可在作用於剛體上的已知力系上增加或從這個力系中減去一個平衡力系，而不改變原力系對剛體的作用效果。
公理 3（力的平行四邊形法則）。作用在物體上同一點A的兩個力
F
1和F
2，同作用在該點上的一個力r
(稱為F
1和F
2的合力)等效。這個力r
的大小和方向由力F
1和F
2所作出的平行四邊形的對角線來表示（圖5），即由下式表示R
＝F
1+F
2。
公理 4（作用和反作用定律）。兩物體相互作用的力總是大小相等方向相反且作用在一條直線上。這個定律是牛頓在他的《自然哲學的數學原理》中提出的，所以又稱它為牛頓第三定律（見牛頓運動定律）。
定理 5（硬化原理）。設一個變形體在一力系作用下處於平衡狀態，若將這種狀態下的變形體看成剛體，則其平衡狀態不被破壞。
靜力學的平衡條件
研究力系的簡化或力系的平衡條件，最重要的理論便是一力
F
向任意點O簡化，該力可化成通過該簡化點並等於F
的一個力和一個等於M
o(F
)的力偶。對於一力系可以合成為
式中
r
稱為主向量，M
稱為主矩。靜力學的平衡條件為R
＝0 ，M
＝0。 (1)靜力學的主要任務是利用平衡條件求未知的約束反作用力（見約束）。由於平衡條件在空間力系情況下只有六個，若未知約束反作用力超過六個，由剛體力學便不能決定約束反作用力，而必須用約束協調條件才能決定，這屬於變形體力學的範圍。
靜力學的研究方法
靜力學的研究方法有兩種：一種是幾何的方法，稱為幾何靜力學或稱初等靜力學；另一種是分析方法，稱為分析靜力學。
幾何靜力學可以用解析法，即通過平衡條件式(1)用代數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裡農－潘索提出的索多邊形原理為基礎，用幾何作圖的方法來研究靜力學問題。分析靜力學是拉格朗日提出來的，它以虛位移原理為基礎，以分析的方法為主要研究手段。他建立了任意力學系統平衡的一般準則，因此，分析靜力學的方法是一種更為普遍的方法。
參考書目
S. Timcshenko and D. H. Young， Engineering Mechanics，4th ed.，McGraw-Hill，New York，1956.
P.E.Appell，Traitè de Mècanique Rationnelle， 2nded.， Gauthier-Villars， Paris，1951.