10)Приведение произвольной системы сил к заданному центру. Приведение силы к заданному центру

Главным вектором системы сил называют вектор, равный сумме всех сил системы:

(2)

Главным моментом системы сил относительно центра называют вектор, равный сумме моментов всех сил системы относительно центра:

(3)

Сформулируем основную теорему статики.

Произвольная система сил, приложенная к твердому телу, эквивалентна одной силе, приложенной в центре приведения и равной главному вектору, и одной паре сил, момент которой равен главному моменту относительно центра приведения:

(4)

Докажем теорему. Пусть к твердому телу приложена произвольная система сил (F₁, F₂, ..., F_n). Какую либо точку тела выберем за центр приведения и обозначим буквой O. Следуя лемме, силы системы переносим в эту точку и получаем систему пар сил и пучок сил в центре приведения. Складывая все силы пучка и пары сил, получаем одну силу в центре приведения и одну пару сил. Силы пучка по величине и направлению равны силам исходной системы, поэтому полученная сила равна главному вектору системы R. Моменты пар равны моментам соответствующих сил относительно центра O, поэтому момент полученной пары сил (F,F') равен главному моменту системы M_O. Теорема доказана.

Заметим, что при параллельном переносе сил к центру приведения не изменились ни модули, ни направления сил, поэтому главный вектор не зависит от выбора центра приведения. Главный вектор является инвариантом (неизменной величиной) данной системы сил. В отличие от главного вектора, главный момент зависит от выбранного центра приведения и не является инвариантом.

11) Главный вектор и главный момент системы сил. Условия и уравнения равновесия произвольной пространственной системы сил.

Условия (уравнения) равновесия пространственной произвольной системы сил

Если система сил находится в равновесии, то ее главный вектор и главный момент равны нулю:

Эти векторные равенства приводят к следующим шести скалярным равенствам:

которые называются условиями равновесия пространственной произвольной системы сил.

Первые три условия выражают равенство нулю главного вектора, следующие три - равенство нулю главного момента системы сил.

В этих условиях равновесия должны учитываться все действующие силы - как активные (задаваемые), так и реакции связей. Последние заранее неизвестны, и условия равновесия становятся уравнениями для определения этих неизвестных - уравнениями равновесия.

Поскольку максимальное число уравнений равно шести, то в задаче на равновесие тела под действием произвольной пространственной систе-мы сил можно определить шесть неизвестных реакций. При большем количестве неизвестных задача становится статически неопределенной.

И еще одно замечание. Если главный вектор и главный момент относительно некоторого центра О равны нулю, то они будут равны нулю относительно любого другого центра. Это прямо следует из материала о перемене центра приведения (доказать самостоятельно). Следовательно, если условия равновесия тела выполняются в одной системе координат, то они будут выполняться и в любой другой неподвижной системе координат. Иными словами, выбор координатных осей при составлении уравнений равновесия совершенно произволен.