
- •Пояснительная записка
- •Теоретическая механика раздел статика введение
- •Тема 1. Основные понятия
- •§ 1.1. Основные понятия. Абсолютно твёрдое тело и материальная точка
- •§ 1.2. Аксиомы статики
- •Тема 2. Плоская система сходящихся сил § 2.1. Сила и её векторное изображение.
- •§ 2.2. Сложение сходящихся сил. Равнодействующая плоской системы сходящихся сил
- •§ 2.3. Графический метод определения равнодействующей
- •§ 2.4. Графический метод определения равнодействующей плоской системы сил по правилу параллелограмма и силового многоугольника
- •Условие равновесия плоской системы сходящихся сил
- •§ 2.5. Графоаналитический метод определения равнодействующей плоской системы сил
- •§ 2.6. Аналитический (метод проекций) метод определения равнодействующей плоской системы сил
- •§ 2.7. Разложение сил на две сходящиеся составляющие
- •§ 3.1. Определение реакции опор двухопорных балках
- •§ 3.2. Определение реакции опор одноопорной (защемлённой) балки
- •Тема 4. Сочлененные системы
- •Тема 5. Определение усилий в элементах кронштейна
- •Определение усилий в стержнях кронштейна
- •Определение усилий в стержнях кронштейна аналитическим
- •Практическая работа № 5.
- •Тема 6. Пара сил и её действие на тело § 6.1. Пара сил и момент силы относительно точки
- •§ 6.2. Основные свойства пар. Эквивалентность пар сил
- •§ 6.3. Сложение пар
- •§ 6.4. Условия равновесия пар сил и моментов
- •§ 6.5. Равновесие рычага
- •Тема 7. Плоская система произвольно расположенных сил
- •§ 10.1 Момент сил. Момент сил относительно точки
- •Тема 8. Приведение силы к данной точке
- •Тема 9. Теорема Вариньона для системы сходящихся сил
- •Тема 10. Главный вектор. Главный момент
- •Тема 11. Пространственная система сил
- •§ 11.1. Момент силы относительно оси
- •§ 11.2. Определение равнодействующей пространственной системы сходящихся сил. Правило параллелепипеда сил
- •§ 11.3. Разложение силы по трём осям координат
- •§ 11.4. Определение моментов в пространственной системе сил
- •§ 11.5. Равновесие пространственной системы сходящихся сил
- •Тема 12. Устойчивость против опрокидывания. Коэффициент устойчивости
- •Тема 13. Трение
- •§13.1. Трение скольжения
- •§13.2. Трение в направляющих
- •§13.3. Трение качения
- •Тема 14. Параллельные силы в плоскости. Определение центра тяжести
- •§14.1. Сложение двух параллельных сил направленных в одну сторону
- •§ 14.2. Сложение двух неравных параллельных сил, направленных в разные стороны
- •§ 14.3. Разложение силы на две параллельные составляющие
- •§ 14.4. Центр параллельных сил. Центр тяжести
- •§ 14.5. Определение центра тяжести поперечного сечения
- •§ 14.6. Параметры геометрических фигур
- •Пактическая работа 7. Определение центра тяжести сечения составленных из стандартных профилей
- •Вопросы для самопроверки
- •§ 2.7. Разложение сил на две сходящиеся составляющие ………………………………….14
- •§ 6.1. Пара сил и момент силы относительно точки ……………………………………………...27
§ 14.5. Определение центра тяжести поперечного сечения
Пример 14.4. Для поперечного сечения (Рис.) определить:
Статический момент площади поперечного сечения;
Координаты центра тяжести поперечного сечения.
Направим вспомогательные оси хв и ув, относительно которых будем вести отсчёт, по наружным граням поперечного сечения.
Разбиваем сечение на простые фигуры.
Определяем площадь сечения поперечного сечения (рис.4)
Площадь сечения вертикального прямоугольника. А1 = 2 х 6 = 12 см2:
Площадь сечения горизонтального прямоугольника. А2 = 5 х 1,5 = 7,5 см2;
Площадь поперечного сечения. А = А1 + А2 = 12 + 7,5 = 19,5 см2.
Определяем координаты центра тяжести поперечного сечения.
Р
ис.14.8
х1 и у1 – главные центральные оси сечения вертикального прямоугольника;
х2 и у2 – главные центральные оси сечения горизонтального прямоугольника;
хС и уС – главные центральные оси поперечного сечения.
Главные центральные оси проходят через центр тяжести сечения, центробежный момент инерции относительно начала координат этих осей равен нулю.
Пример 14.5. На рис.64 изображено плоское сечение пластины состоящей из нескольких геометрических фигур. Требуется определить центр тяжести пластины (рис.64).
В
ведём
систему координат ХУ (Рис.14.9).
Определим площадь и центры тяжести геометрических фигур, составляющих форму пластинки.
Сложные сечения можно разбить на простейшие части (прямоугольник, треугольник, круг и др.), площади и координаты центров тяжести, которых известны, статический момент сложного сечения равен сумме статических моментов составляющих частей:
Рис.14.9
SX = A1y1 + A2y2 +…+ Anyn.
SY = A1x1 + A2x2 +…+ Anxn.
Определение статические моменты относительно осей Х и У:
SY = -A1 ∙ x1 + A2 ∙ x2 - А3 ∙ х3+ А4 ∙ х4 =
-78,514 + 400∙(50+6,67) - 353,25 ∙25 + 2000∙25 =
= -1099 + 22668 – 8831,25 + 50000 = 62737, 75 мм3.
Статический момент имеет единицы длины в третьей степени (м3, обычно см3). В зависимости от знака координат он может принимать как положительные, так и отрицательные значения.
SХ = A1y1 + A2y2 +А3у3 + А4у4 =
=-78,530 + 40013,33 - 353,256,37 + 200020 =
=-2355 + 5332 – 2250 + 40000 = 40727 мм3.
Площадь круга:
А 1 = R2 = 3,14 52 = 78,5 мм2 (рис.65)
Х1=5 мм; У1=5 мм.
Рис.14.10
П лощадь треугольника:
А2= (bh) : 2 = (2040):2 = 400 мм2.
Центр тяжести площади прямоугольного треугольника лежит на одной из его медиан на расстоянии 2/3 этой медианы от вершины треугольника. Центр тяжести площади любого треугольника расположен от любой стороны на расстоянии, равной одной трети соответствующей
высоты.
Рис.14.11
Х2 = b/3 = 20/3 = 6,67 мм. У2 = h/3 = 20/3 = 13,33 мм.
Площадь полуокружности.
А3= R2/2 = 3,14152/2 = 353,25 мм2.
Центр тяжести полуокружности: Х3=15 мм.
Р
ис.14.12
Площадь прямоугольника. А4 = 4050 = 2000 мм2.
Центр тяжести прямоугольника: Х4 = 50:2 = 25 мм. У4 = 40:2 = 20 мм.
Р
ис.14.13
Координаты центра тяжести плоской фигуры определяются по формулам:
Где Sx и Sy – статические моменты относительно осей Х и У; А –площадь поперечного сечения; dA – площадь составляющих сечений; Х и У– расстояния от центра тяжести составляющих сечений, соответственно до оси Х и У.
Зная статические моменты поперечного сечения, можно вычислить координаты центра тяжести сечения относительно выбранных осей: