Основные понятия и аксиомы статики Проекция силы на ось Условие равновесия произвольной плоской системы сил Момент силы относительно оси Поступательное движение Метод кинетостатики

Теоретическая механика Сопративление материалов

Плоская система сходящихся сил.

Определение равнодействующей аналитическим способом

Знать аналитический способ определения равнодействующей силы, условия равновесия плоской сходящейся системы сил в ана­литической форме.

Уметь определять проекции силы на две взаимно перпендику­лярные оси, решать задачи на равновесие в аналитической форме.

Проекция силы на ось

Проекция силы на ось определяется отрезком оси, отсекаемым перпендикулярами, опущенными на ось из начала и конца вектора (рис. 3.1).

Рис. 3.1

Величина проекции силы на ось равна произведению модуля си­лы на косинус угла между вектором силы и положительным напра­влением оси. Таким образом, проекция имеет знак: положительный при одинаковом направлении вектора силы и оси и отрицательный при направлении в сторону отрицательной полуоси (рис. 3.2).

Рис. 3.2

F1x = F1 cos α1 > 0; F2x = F2 cos α2 = - F2 cos β2; 

cos α2 = cos (180° - β2) = - cos β2; 

F3x = F3 cos 90° = 0; F4x = F4 cos 180° = - F4

Проекция силы на две взаимно перпендикулярные оси (рис. 3.3).

Fx = F cos a > 0;

Fy = F cos β = F sin α > 0.

Рис.3.3

Определение равнодействующей системы сил аналитическим способом

Величина равнодействующей равна векторной (геометрической) сумме векторов системы сил. Определяем равнодействующую геометрическим способом. Выберем систему координат, определим проекции всех заданных векторов на эти оси (рис. 3.4а). Складываем проекции всех векторов на оси х и у (рис. 3.46).

Пара сил и момент силы относительно точки

Знать обозначение, модуль и определение моментов пары сил и силы относительно точки, условия равновесия системы пар сил.

Уметь определять моменты пар сил и момент силы относительно точки, определять момент результирующей пары сил.

Пара сил, момент пары сил

Рис. 4.1

Парой сил называется система двух сил, равных по модулю, параллельных и направленных в разные стороны.

Рассмотрим систему сил (F;F'), образующих пару.

Пара сил вызывает вращение тела и ее действие на тело оценивается моментом. Силы, входящие в пару, не уравновешиваются, т.к. они приложены к двум точкам (рис. 4.1). Их действие на тело не может быть заменено одной силой (равнодействующей).

Момент пары сил численно равен произведению модуля силы на расстояние между линиями действия сил (плечо пары).

Момент считают положительным, если пара вращает тело по часовой стрелке (рис. 4.16): M(F;F') = Fa; M > 0.

Сложение пар сил. Систему пар сил можно заменить равнодействующей парой.

Момент равнодействующей пары равен алгебраической сумме моментов пар, составляющих систему (рис. 4.3):

Рис.4.2

Рис. 4.3

MΣ = F1 α1 + F2 α2 + F3 α3 + … + Fn αn; 

4. Равновесие пар.

Какие из изображенных пар (рис. 4.10) эквивалентны, если 

F1 = F2 = 8 кН; F3 = 6,4 кН; α1 = 2 м; а2 = 2,5 м?

Рис.4.10

4. Какую силу необходимо приложить в точке С (рис. 4.11), чтобы алгебраическая сумма моментов относительно точки О была равна нулю?

О А = АВ = ВС = 5 м; F1 = 7,8 кН; F2 = 3 кН.

Рис. 4.11

Плоская система произвольно расположенных сил

Иметь представление о главном векторе, главном моменте, равнодействующей плоской системы произвольно расположенных сил.

Знать теорему Пуансо о приведении силы к точке, приведение произвольной плоской системы сил к точке, три формы уравнений равновесия.

Уметь заменять произвольную плоскую систему сил одной силой и одной парой.

Теорема Пуансо о параллельном переносе сил

Силу можно перенести параллельно линии ее действия, при этом нужно добавить пару сил с моментом, равным произведению модуля силы на расстояние, на которое перенесена сила.

Приведение к точке плоской системы произвольно расположенных сил

Линии действия произвольной системы сил не пересекаются в одной точке, поэтому для оценки состояния тела такую систему следует упростить. Для этого все силы системы переносят в одну произвольно выбранную точку — точку приведения. Применяют теорему Пуансо. При любом переносе силы в точку, не лежащую на линии ее действия, добавляют пару сил.

Появившиеся при переносе пары называют присоединенными парами.

Дана плоская система произвольно расположенных сил (рис. 5.2).

Частные случаи приведения системы сил к точке

При приведении системы сил к точке возможны следующие варианты:

1. Fгл = 0

 МглО ≠ 0

 тело вращается вокруг неподвижной оси.

2. МглО = 0

 Fгл ≠ 0; Fгл = FΣ

 тело движется прямолинейно ускоренно.

3. МглО = 0

 Fгл = 0

 тело находится в равновесии.


Сопротивление материалов