50 Вопрос

Свободным называют тело, которое не испытывает никаких препятствий для перемещения и пространстве в любом направлении. Если же тело связано с другими телами, которые ограничивают ею движение в одном или нескольких направ­лениях, то оно является несвободным. Тела, которые ограничи­вают движение рассматриваемого тела, называют связями. Силы, противодействующие возможным движениям тела - реак­ции связей. Реакция связи всегда противоположна тому направлению, по которому связь препятствует движению тела. Виды связей:

Связь в виде гладкой (т. е. без трения) плоскости. В этом случае реакция связи всегда направлена по нормали к опорной поверхности.

Связь в виде контакта цилиндрической или шаровой поверх­ности с плоскостью.

Связь в виде шероховатой плоскости. Здесь возникают две составляющие реакции: нормальная R_n,перпендикулярная плоскости, и сила трения R_t, лежащая в плоскости. Полная реакция R, равная геометрической сумме.

Гибкая связь, осуществляемая веревкой, тросом, цепью  и т. п. Реакции гибких связей направлены вдоль связей, причем гибкая связь может работать только на растяжение.

Связь в виде жесткого прямого стержня с шарнирным закреплением концов. Здесь реакции всегда направлены вдоль осей стер­жней. Стержни при этом могут быть как растянутыми, так и сжатыми.

Связь, осуществляемая ребром двугранного угла или точечной опорой. Реакция такой связи направлена перпендикулярно по­верхности опирающегося тела.

Материальные тела, ограничивающие перемещение данного тела в пространстве, называют связями. Сила, с которой связь действует на тело, препятствуя его перемещениям, называется силой реакцией связи, или просто реакцией связи.

1. Гладкая поверхность (плоскость). Реакция в случае гладкой поверхности направлена по общей нормали к поверхностям связи и тела в точке их контакта и приложена к телу. На рис.1 показаны некоторые примеры направления реакций.

2. Подвижный шарнир (каток) – ограничивает движение тела в направлении перпендикулярном плоскости опирания (рис.2). Поэтому реакция будет всегда направлена перпендикулярно плоскости опирания.

3. Невесомый стержень с шарнирами на концах (рис. 3). Реакция прямолинейного невесомого стержня с шарнирами на концах направлена вдоль оси стержня.

В отличие от нити такой стержень может передавать как силы растяжения, так и силы сжатия. Если связью является криволинейный стержень, то его реакция будет направлена по прямой АВ, соединяющий шарниры А и В.

4. Цилиндрический шарнир (подшипник). Цилиндрический шарнир представляет собой цилиндрическую втулку, в которой находится ось вращения (рис.4). Он не воспринимает осевой силы, его реакция находится в плоскости Axy, перпендикулярной оси шарнира. Реакция может быть направлена по любому радиусу шарнира в плоскости Axy.

5. Подпятник. Он отличается от цилиндрического шарнира тем, что кроме радиальных сил может воспринимать и осевую силу (рис.4). Реакция подпятника, как и реакция сферического шарнира, может иметь любое направление в пространстве.

6. Гибкие связи. Этим термином обозначают цепи, тросы, канаты, которые могут воспринимать только силы растяжения. Их реакции направлены вдоль этих связей.

7. Сферический шарнир. Он позволяет телу поворачиваться, но не разрешает линейные перемещения. Реакция шарнира приложена к его центру и может быть направлена по любому радиусу шарнира (рис.5)

При решении задач статики реакции связей обычно являются неизвестными и подлежат определению, а, зная силы реакций связей, можно определить внутренние силы в телах, необходимые для расчета на прочность.