Статика
Основные определения и задачи статики.
Предмет статики: Статика – раздел механики, в котором изучаются условия равновесия механических систем под действием сил.
Равновесие механической системы – состояние механической системы, при котором все ее точки под действием приложенных сил остаются в покое относительно рассматриваемой системы отсчета. Изучают не реальные тела, а их модели (материальная точка, механическая система, абсолютно твердое тело).
Материальная точка – точка, обладающая массой. Механическая система – совокупность материальных точек (материальное тело). Абсолютно твердое тело – материальное тело, в котором расстояние между двумя любыми точками всегда остаются неизменным.
Сила: Механическое действие – действие на данное материальное тело со стороны других материальных тел, которое приводит к изменению скоростей точек этого тела ил следствием которого является изменение относительного положения частей данного тела.
Сила – векторная величина, являющаяся мерой механического действия одного материального тела на другое (Н). Сила характеризуется: 1) величиной или модулем 2) направлением действия 3) точкой приложения. Линия действия силы – прямая, вдоль которой направлен вектор, изображающий силу.
Система сил. Классификация сил: Система сил – любая совокупность сил, действующих на систему (F1, F2, …, Fn).
Плоская система – линия действия сил которой лежат в одной плоскости.
Пространственная – линия действия сил которой лежат в одной плоскости.
Уравновешенная – система сил, которая, будучи приложенной к свободному твердому телу, находящемуся в покое, не выходит из этого состояния.
Эквивалентные – две или несколько систем сил, имеющих одну и ту же уравновешивающую систему сил.
Равнодействующая – сила, эквивалентная данной системе сил.
Уравновешивающая сила – сила, равная равнодействующей по модулю и действующая вдоль той же прямой в противоположном направлении.
Силы действующие на механическую систему или тело. Разделяют на внутренние и внешние. Внешняя сила – сила действующая на какую-либо материальную точку механической системы со стороны тел, не принадлежащая рассматриваемой механической системе. Внутренняя – действует на какую-либо материальную точку механической системы со стороны других материальных точек, принадлежащих рассматриваемой механической системе.
Сосредоточенная – сила, приложенная к какой-нибудь точке тела.
Поверхностные и массовые силы представляют собой распределенные силы. Система распределенных сил характеризуется интенсивностью q. (интенсивность есть сила, приходящаяся на единичную длину (Н/м), площадь (Н/м²) или объем (Н/м³)). При решении задач статики систему распределенных сил заменяют ее равнодействующей. Равнодействующая плоской системы равномерно распределенных параллельных сил R = lq. Система сил распределенных в виде прямоугольного треугольника имеет равнодействующую R = ½*lqmax, линия действия которой отстоит от qmax на 1/3 длины l.
Основные задачи статики: 1) определение условий равновесия твердого тела под действием различных систем сил; 2) преобразование систем сил, действующих на твердое тело, в системы, им эквивалентные, в частности, приведение данной системы сил к более простой, оказывающей то же воздействие на движение тела, что и исходная система сил.