Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Гернет М.М. Курс теоретической механики учеб. для вузов

.pdf
Скачиваний:
80
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
23.44 Mб
Скачать
Н Ь 1 Х

Две неравные параллельные силы, направленные в противоположные стороны, имеют равнодействующую, направленную в сторону большей силы и по модулю равнуюразности модулей слагаемых сил. Линия действия равнодействующей делит расстояние между линиями действия слагаемых сил внешним образом на части, обратно пропорциональные модулям

слагаемых сил

Пусть на твердое тело

Сложение параллель-

н ы х

с и л

н а п р а в л е н .

 

 

г

в противоположные стороны. Параллельные силы, на­ правленные в проти-

г

1

ВОПОЛОЖНЫв

стороны,

могут

ОЫТЬ

приведены

к

равнодействующей

т о л ь к о

в т о м

с л у Ч

а е ,

 

 

r

 

J

'

е с

л и

модули

слагае-

мых

сил

не

равны

между собой.

 

(рис. 23, а)

действуют

2две силы: Fv приложенная к точке А, и F2, приложенная к точке В. Линии действия этих сил параллельны, но направления противопо­

ложны.

По

величине

силы

не

равны,

пусть

Ft > F2.

Приложим

к

тому же

телу в точках

А и В

две

взаимно

уравновешенные силы

Р1

и

Р2 (рис. 23,6).

 

 

 

 

 

 

 

Сложив затем силы Ft

и Plt

 

приложенные

к

точке

А,

мы заменим

их

одной силой

Rx.

Сложив F2 и Р2, заменим их силой R2. Пере­ несем силы Rt и R2 в точку D пересечения их линий действия (рис. 23, s) и там разложим каждую из них на две составляющие, парал­ лельные силам F и Р. В точке D мы получим

пучок

четырех сил (F[, F'2, Р\ и

Р2),

эквива­

лентный системе двух

данных

параллельных

сил (F±

и F2), причем

F'1 = FV F2

= F2,

P[ = PV

Р'г — Р2.

Отбросим взаимно уравновешенные силы

Р\ и Р'2. Тогда в точке D останутся лишь две

силы F[ и F2. Равнодействующая этой системы сил приложена в точке D, направлена в сторону большей силы, а по модулю равна разности мо­ дулей слагаемых сил:

 

R = FT-FT.

(10')

Перенесем равнодействующую R по линии

действия к

точке С, лежащей на прямой АВ

(рис. 23, г).

Из подобия треугольников

ACD,

BCD и соответствующих силовых треугольников можно написать пропорции

F i _ _ C £

 

F2

_

CD

 

 

Pi

AC

И

P 2

~

ВС '

 

 

откуда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<»>

Следовательно (рис. 23, д),

две неравные параллельные

силы Ft

и F2, направленные в противоположные стороны,

приведены нами

к одной равнодействующей

R,

направленной в

сторону

большей

силы и по модулю равной разности модулей слагаемых сил. Линия действия равнодействующей лежит за линией действия большей силы и делит расстояние между слагаемыми силами на части, обратно

пропорциональные модулям сил.

 

 

 

 

 

 

 

Из равенств (10) или (10') и (11) можно

получить

следующие

производные пропорции,

полезные

при решении

задач:

 

 

 

 

 

 

 

'ВС

АС

АВ'

 

 

 

 

(12)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заметим,

что

теоремы о

проекциях

равнодействующей

 

пучка

сил

(см.

§ 6),

конечно, остаются

справедливыми и для проекций равно­

действующей

параллельных

сил, так

как

направляющие

косинусы

параллельных

сил одинаковы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разложение

силы на параллельные состав-

Данную силу можно разло-

Л Я ющие. Задача приведения

к

равнодей-

жить на две, ей параллель-

 

^

 

 

r

 

 

г

имеет

ные,

для

которых данная

ствующеи двух

параллельных

сил

сила является равнодей-

всегда

однозначное

решение.

Обратная

 

ствующей

 

 

 

 

 

 

о

 

 

п

 

 

 

 

задача—разложение

данной

силы

к на

две,

ей

параллельные,

Fr

и

F2

— неопределенная и

может

иметь

сколько угодно решений. Задача становится определенной, если заданы

расстояния

АС и ВС до линии

действия

этих

сил или заданы

рас­

стояние {АС, ВС или АВ) и модуль одной из

сил. Имея

заданные

величины,

можно

определить

искомые

по

выведенным

формулам:

 

 

 

R = FF2,

 

 

 

 

(10,10')

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с »

Задача № 9. Вес (G —100

кГ) балки

приложен

в точке

С. Как

расположить

опоры А я В, чтобы

давление

балки

на

опору В равнялось

75 кГ?

 

 

Решение.

Дл я получения ответа достаточно подставить числовые данные в фор­

мулы (10), (10') и (11). Но задача не имеет однозначного

решения. Опору В можно

поместить в любой точке балки, причем:

1) если

балка

давит на опору В сверху

вниз (рис. 24), то опора А должна

быть расположена

по другую

сторону

от С

на расстоянии,

определяемом

из пропорции: АС:ВС

= 75:25,

т. е. на

расстоянии

АС — ЗВС;

2)

если же

балка

давит

на

опору В снизу вверх, то опора

А должна

быть

расположена

между

С и В на

расстоянии

от С, определяемом из пропорции:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

АС:ВС

= 75:175,

т. е. на

расстоянии

АС = — ВС. Чтобы

задача стала

определен­

ной, надо

в условии

указать

вверх

или

вниз

направлено

давление

балки на

точку В и задать одно из расстояний

(АС,

ВС

или

АВ).

 

 

 

Задача

10.

(4.10,

122 М). Однородный

стержень

АВ

весом

О = 1 0 0 / с Г

опирается

одним

концом

на

гладкий

горизонтальный пол, другим — на гладкую

плоскость, наклоненную под углом 30° к горизонту. У конца В стержень

поддержи-

 

 

а)

 

 

7S

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

Рис. 25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

24

 

 

 

 

 

 

 

 

вается

веревкой с грузом

Р,

перекинутой

через

блок

С. Отрезок

веревки ВС

параллелен

наклонной плоскости. Пренебрегая

трением

на блоке,

определить

груз Р

и давления

и

Ng

на

пол

и на

наклонную плоскость (рис. 25, а).

Решение.

Одна

из искомых

сил

действует на пол, другая — на

наклонную

плоскость, третья приложена к грузу. Но груз поддерживается веревкой, и натя­ жение веревки равно весу Р груза. Блок С меняет направление силы натяжения

веревки. Поэтому

на точку

В стержня

действует

в

направлении ВС

сила Р. На

ту же точку В действует реакция Rg,

 

по принципу

равенства действия

и противо­

действия

равная и противоположная

искомому

давлению стержня

на

наклонную

плоскость; на точку А действует реакция RA,

равная

и противоположная

давле­

нию N стержня на пол. Таким образом, рассмотрев равновесие стержня

АВ,

мы

сможем определить все искомые силы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На

стержень

А В действуют

следующие

силы:

1) вес G, приложенный

в сере­

дине стержня и направленный вниз; 2) реакция

RA

пола в точке

А,

направлен­

ная вертикально (перпендикулярно виртуальным перемещениям); 3) в

точке В

натяжение

Р

нити,

направленное по нити,

и

реакция

Rg наклонной

плоскости,

перпендикулярная

к

плоскости.

Но если

мы

сложим

эти две силы

по

правилу

параллелограмма

и заменим

их

одной

силой

F

(рис. 25, б), то мы

можем

рас­

сматривать

балку

как

находящуюся

 

в равновесии

под действием

трех

сил: G,

RA, F.

Известно,

что

две

из этих

сил

(G

и RA)

вертикальны,

следовательно,

вертикальна

и третья

сила

F.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как вес стержня приложен в его середине, а силы F и RA— по концам,

то, следовательно, RA = — и F = ~ .

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

ЛҐЗ

 

 

 

sin 30° =

44- .

Иско-

Из чертежа видно, что RB^=—

cos

30°~G

 

 

2

мые давления

TV^ и /Уд

равны

и противоположны

реакциям

Ял и

Яв-

 

 

О т в е т .

Р = 25/сГ;

NА~Ъ0

кГ;

Л ' я =

4 3 , З к Г .

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача

П. Чтобы поднять лебедкой

груз (заводское

оборудование)

весом

G = 6 Т

на

второй

этаж

заводского

корпуса,

не

допустив

возникновения

гори­

зонтальных

усилий

на

стены

здания,

монтажники

перекинули

трос

от

лебедки

L к грузу

G

через

два

блока,

находящихся

на

одной вертикали, причем

блок О х

прикреплен

к

полу

первого

этажа

(рис. 26, а), а

блок

0 2

к

потолочной

балке

второго этажа. Определить силу, действующую на

балку в точке

С

крепления

блока 0 2 , и реакции от действия этой силы на опоры

А

и В балки, если

АВ=

12 м,

АС = 4м

и груз поднимали

равномерно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

Рассмотрим

сначала

равновесие

блока

0 2 ,

а

затем

равновесие

балки

АВ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На

блок 0 2 действуют

следующие силы

(рис. 26, б):

1) сила натяжения

ветви

троса, на которой висит груз,

равная весу груза (6 Т) и направленная

по этой

ветви

вниз; 2)

сила

натяжения

ветви

троса,

направленная

к

блоку

Ох ;

эта сила

тоже

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пгп

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

равна

6 Г,

так

как

блок

не

меняет

величину силы; 3)

реакция

в

оси

блока

0 2 .

Очевидно,

что

реакция

в

оси

направлена

вертикально

вверх

и

равна

12 Т,

так

как она

уравновешивает

две

направленные

вниз

 

силы

по 6 Г

каждая.

Следо­

вательно,

на балку

АВ

в

месте С крепления

блока

действует

сила, равная

12 Т

и

направленная

вниз.

равновесия балки АВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12 Т,

 

 

 

При

рассмотрении

 

мы,

кроме

этой

силы

в

учтем

и

вызванные ею реакции

в точках

опоры

А

и В

(рис.

26, в). Реакции в опорах

.равны

и

противоположны

давлениям,

и мы

находим

их

из пропорции

(12):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

~

4

:

1 2 -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О т в е т . Сила,

действующая на

балку

в

точке

С = 1 2

Т;

Fi =

8

Т;

F 2

=

47\

53

Для равновесия рычага необходимо и достаточно, чтобы сумма моментов дей­ ствующих на него сил отно­ сительно точки опоры равня­
лась нулю

§ 8. МОМЕНТ СИЛЫ ОТНОСИТЕЛЬНО ТОЧКИ

Условие равновесия рычага. Твердое тело, имеющее возможность поворачиваться во­ круг неподвижной оси под воздействием сил, линии действия которых расположены в плоскостях, перпендикулярных оси вра­ щения, называют рычагом. Пусть рычаг

(рис. 27) представляет собой невесомый жесткий стержень. На него

действуют только две силы

Ft

и F2,

перпендикулярные

к

рычагу

в точках А и В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

точка

опоры

С,-т. е. точка пересечения оси вращения с плос­

 

 

 

 

 

 

 

 

костью

чертежа,

лежит

между

д

е

д

 

Q

д

 

iF'z

линиями действия сил (рис. 27, а),

(

—9г—і

~

д — і

 

* в

то рычаг называют

рычагом

первого

ЯШ

 

Т/г

!ШЯ

 

 

 

рода. Рычагом второго рода назы-

 

 

 

2

 

 

 

 

вают рычаг, в котором точка опоры

 

'

а)

 

 

if

6)

 

находится по одну

сторону

от ли­

 

 

 

 

 

 

ний

действия сил (рис. 27, б).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 27

 

 

 

Для

равновесия

рычага необхо­

 

 

 

 

 

 

 

 

димо

и

достаточно, чтобы

равно-

 

 

 

 

 

 

 

 

действующая активных

 

—»• —•

была

уравновешена

 

 

 

сил Fj и F 2

реакцией в точке опоры. Таким

образом,

равно-

 

 

 

 

>

~ >

 

 

 

 

 

 

 

 

действующая сил F l и F2 должна проходить через точку С, т. е. должно существовать равенство

 

 

 

 

 

 

F ,

ВС

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F2 ~

АС '

 

 

 

 

 

или

 

 

 

 

F j ^ C - F 2 - 5 C = 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Будем

называть

 

расстояние от точки

опоры

до

линии действия

силы

плечом силы,

а

произведение модуля силы на плечо—моментом

силы

относительно точки опоры С. Момент мы считаем положитель­

ным,

если

сила

стремится повернуть

рычаг против

вращения

стре­

лок

часов, и отрицательным, если сила

стремится

повернуть

плечо

в ту

же сторону,

в

какую поворачиваются стрелки часов. Момент

силы Ft относительно опоры

на

левом

чертеже

положительный, а

 

 

>

F2—отрицательный.

 

 

 

 

 

 

момент силы

 

 

рычага

выразим так: для

Таким

образом,

 

условие

равновесия

равновесия рычага необходимо и достатнчно, чтобы сумма моментов

сил относительно точки опоры равнялась

нулю:

2 м с = 0.

(13)

1 Это равенство было впервые доказано Архимедом. Гюйгенс (1693) уточнил доказательство Архимеда, однако вполне строгое доказательство дал лишь Лагранж (1793).

 

Задача № 12. Груз О

(рис. 28, а) поднимают тросом, перекинутым

через

блок

и намотанным на барабан / лебедки. Барабан лебедки

жестко скреплен с

зубча­

тым

колесом

/ / , которое находится

в

зацеплении

с зубчатым колесом / / / ,

жестко

скрепленным

с

рукояткой

03А.

Определить

силу

F,

прикладываемую

к точке А

рукоятки лебедки для равномерного поднятия груза

G,

в положении,

изображен­

ном на чертеже. Даны диаметры: Dly

 

D 2 ,

D3.

Длина

рукоятки

03А

 

= 1.

 

 

 

Решение.

 

 

Лебедку

можно

рассматривать

как

состоящую

из

двух рычагов.

Один

рычаг

(назовем

его

первым)

представляет

собой твердое

тело,

состоящее из

барабана

/

и шестерни

/ /

и имеющее

неподвижную ось

О х . Другой

рычаг—твер­

дое

тело,

состоящее

из

шестерни

/ / /

и рукоятки

03А

и имеющее

 

неподвижную

ось

0 3 . Для

 

решения

задачи

из

условия

равновесия

первого

рычага

определим

давление

Р 3 2

 

между

зубцами

шестерен,

а зная

его,

найдем F

из

условия

равно­

весия

второго

 

рычага.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(рис. 28, б):

 

 

 

 

 

 

На первый рычаг действуют следующие силы

 

!)

сила

 

натя­

жения

троса,

равная

весу

груза,

направленная

вверх

и стремящаяся

повернуть

рычаг

по

ходу

часовой

стрелки;

2)

давление

P 3

j 2

зубцов колеса

 

/ / /

на

зубцы

колеса

/ / ,

направленное

вверх

и

поворачивающее

первый

рычаг

против

хода

часов, и 3) реакция в оси

Ov

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Момент силы Т относительно точки

опоры

Ог

равен —- G -—•. Момент силы

Р з л

 

 

Рис. 28

 

 

 

 

 

 

 

D.

 

 

 

 

 

 

 

равен Р3 ,2-^- Момент реакции в оси относительно точки

6\

равен

нулю.

Из

условия равновесия рычага находим

 

 

 

 

 

 

откуда

 

 

 

 

 

 

 

 

Ко второму

рычагу (рис. 28, в) приложены: 1) сила давления

зубцов колеса

/ / ,

равная (по принципу равенства действия и противодействия)

Р з , 2 ,

но

направлен­

ная

вниз и стремящаяся повернуть второй рычаг против

хода

часов;

2) давление F

руки

человека,

направленное вниз и поворачивающее

рычаг

по

ходу часов,

и

3) реакция в оси 03,

момент которой

относительно 03

равен

нулю.

 

Момент силы

Р 2 _ 3

относительно

точки

опоры 03

равен

G ~ • ~ .

Момент

искомой силы F

равен

F - 1 . По условию

равновесия

рычага

 

 

 

^ О , = 0 ;

о ^ . ^ ~ Л = 0.

 

 

О т в е т .

 

 

 

 

 

 

 

Момент силы относительно точки выражается произве­ дением модуля силы на плечо, взятым со знаком плюс или минус

Мы выяснили, что момент силы относительно точки опоры рычага

зависит не только от величины

силы, но и от ее положения по отно­

шению

к точке

опоры

рычага.

Чем дальше от точки опоры лежит

линия

действия

силы,

тем больше

момент. Если сила не перпенди­

 

 

 

 

кулярна рычагу (рис. 29), то способ­

 

 

 

 

ность ее поворачивать рычаг

вокруг

 

 

 

 

точки опоры мы и в этом случае будем

 

 

 

 

измерять моментом силы, а под плечом

 

 

 

 

будем понимать кратчайшее

расстоя­

Ftinct

 

 

ние от точки опоры до линии дейст­

 

 

вия

силы. Пусть сила F приложена

 

Рис.

29

 

к рычагу в точке А и составляет с ним

 

 

 

 

некоторый угол а. Разложим силу на

две составляющие, из которых

одна

(Fsina) перпендикулярна к ры­

чагу,

а другая

(Fcosa) направлена

вдоль рычага. Эта вторая соста­

вляющая не может повернуть рычаг, а поворачивать его будет только

первая

составляющая (Fsina), или, как говорят, только эта состав­

ляющая

создает вращающий

момент.

Следовательно, момент силы F относительно опоры С

 

MC{F)

= F sin a-AC.

Но, как видно из чертежа, ACs'ma—h. Называя плечом силы отно­ сительно точки длину перпендикуляра, опущенного из точки на линию действия силы, мы находим, что и в этом случае момент равен произ­ ведению модуля силы на плечо:

Mc = Fh.

(14)

Момент силы относительно точки. Понятие момента применимо не только к силам, действующим на рычаг, но и к силам, приложенным ко всякому твердому телу. Момент силы может быть определен не только относительно опоры, но и относи­

тельно всякой точки. Точку, относительно которой определен момент силы, называют центром момента.

Таким образом, опуская из точки О перпендикуляр на линию

действия силы F и умножая модуль силы на длину этого перпенди­ куляра, получим момент силы F относительно точки О. Знак момента будем определять, руководствуясь следующим правилом: если мыс­ ленно, закрепив центр момента и действуя на плечо в направлении силы, будем поворачивать плечо против хода часовой стрелки, то момент силы относительно данного центра положителен, если же по

ходу часовой стрелки, то момент отрицателен.

—• - * —>•

Так (рис. 30), моменты сил Fit F3 и F6 относительно точки О

положительны, а моменты сил F1 и Ft относительно той же точки отрицательны.

Одна и та же сила может иметь положительный момент относитель­ но одной точки и отрицательный — относительно другой. Так, момент

 

 

' F

 

Рис. 30

Рис. 31

силы

F (рис. 31) относительно точки О положителен, а относительно

точки

С отрицателен.

 

Момент

силы

относительно

начала

координат

связан

с

проекциями

Л" и

К силы

на оси

и с

координатами х

и

у точки

ее

приложения

 

 

соотношением

 

Mu = xY — уХ

Аналитическое выражение момента силы.

Пусть дана сила F (рис. 32), направление которой составляет с осями координат углы aF и jif. Направляющие косинусы этой силы

X Y

C O S Обр = • cos pV = -р- = sin aF.

Проведем вектор г из начала координат

в точку

приложения

силы.

Этот вектор называют радиусом-вектором.

Если

координаты

точки

приложения силы обозначить через хну,

то, как видно из чертежа,

х

.

и

 

 

cosar = —:

smar

= —.

 

 

Г

 

Т

 

 

Плечо силы h относительно точки О определим из Д О AN:

h г sin 6.

И для определения величины момента силы получаем следующую формулу:

 

M0 = rF s'm 8.

(15)

Угол б как внутренний

угол Д OAK равен внешнему aF

без Дру­

гого внутреннего, с ним не смежного — аг, поэтому

 

sin б = sin (aF—ar)

= sina f cos ar — cos aF sin ar.

 

Подставляя сюда, а затем в (15) найденные выше значения три­ гонометрических величин, получим

Мо

и окончательно

M0=xY—уХ\

(16)

Определяя момент силы по формуле (16), нет надобности опре­ делять его знак, сообразуясь с ходом часовой стрелки, т. к. знак полу-

1 Это равенство впервые дал Пуансо (1803).

чается непосредственно из формулы в зависимости от знаков х, у,

X,

Y.

В нашем

курсе формуле (16)

уделена

значительная

роль.

 

 

Момент силы

относительно

Момент силы относительно точки как век­

тор.

Напомним,

что

векторным

произведе­

точки выражается векторным

нием

а

на b называют вектор с, направ-

произведением

радиуса-век­

тора точки приложения силы

ленный перпендикулярно

к

а и Ъ соглас­

на вектор

силы:

но «правилу буравчика»,

а по модулю рав­

 

 

 

 

 

М

о-

rXF

 

ный

произведению модулей а и Ъ на

синус

 

 

 

 

угла

между направлениями этих векторов.

 

 

 

 

 

Следовательно, как видно

из

(15), величина момента силы равна

модулю векторного произведения радиуса-вектора г на вектор силы

F.

Момент силы относительно точки О как вектор можно

представить:

 

 

 

 

 

М0=

rxF1.

 

 

 

 

 

(17)

Вектор

М0

не

изображен на

рис. 32,

потому что

он

направлен

перпендикулярно

к плоскости,

в которой лежат векторы г

и F,

т. е.

 

 

 

 

 

 

в

данном

случае

перпендикулярно

 

 

 

 

 

 

плоскости чертежа. Если же изобра-

 

 

 

 

 

 

зить силу F не

в плоскости

чертежа,

 

 

 

 

 

 

а

в трехмерном

пространстве,

то мо-

Рис. 32 Рис. 33

мент М0 силы F относительно точки О надо отложить от точки О перпендикулярно к плоскости, составляемой радиусом-вектором и вектором силы. Удобна следующая геометрическая интерпретация2 (рис. 33). Обозначив буквами А и В начало и конец вектора силы, получим треугольник ОАВ, площадь которого равна половине произве­ дения основания АВ на высоту h = О Л sin 6.

1

2

Крест для обозначения векторного произведения предложил Гиббс. Такая интерпретация момента силы предложена Пуансо.

Сравнивая это равенство с (14), найдет, что момент М0 силы

F = АВ относительно точки О численно равен удвоенной площади треугольника ОАВ. Напомним, что отрезок АВ выражен в единицах силы, а потому площадь треугольника ОАВ выражается не в едини­ цах площади, а в единицах момента силы (ед. силы х ед. длины):

М0 = 2 пл. Д О Л Я 1

Вектор момента направлен от точки О перпендикулярно к плос­ кости ОАВ в такую сторону, с которой вектор силы АВ представ­ ляется поворачивающим треугольник ОАВ вокруг точки О против хода часов. По модулю он равен (в некотором выбранном масштабе) удвоенной площади треугольника ОАВ.

Если

вектор силы

АВ переместить вдоль

линии

действия

силы

в пределах абсолютно

твердого тела, к которому сила

АВ

приложена,

оставив

точку О неизменной,

то

вектор

момента не

изменится,

так

как не

изменятся

плоскость

и

площадь

треугольника

ОАВ.

Сила

является

вектором

скользящим,

и действие

силы, а

следовательно,

и ее момент не изменяются при перенесении силы вдоль линии дей­ ствия. Напротив, если мы переменим точку О, то положение и пло­ щадь треугольника ОАВ, вообще говоря, изменятся, а следовательно, изменится и момент силы. Поэтому момент силы относительно какой-

либо

точки О

является вектором прикрепленным,

он приложен

к точке О и переносить

его в какое-либо другое место тела нельзя.

Выражение

момента

силы относительно точки в виде вектора

вполне соответствует физической сущности этого

понятия, и если

силы

расположены в различных плоскостях, то моменты сил относи­

тельно точки складывают по правилу параллелограмма. Только при

рассмотрении

системы сил,

расположенных

в одной плоскости, можно

игнорировать

направление

вектора

момента,

а

учитывать

его

вели­

чину и знак,

т. е. определять момент по формулам (14),

(15) или

(16).

В

такой

системе,

когда

все

силы и центр

моментов

 

расположе­

ны

в

одной

плоскости,

векторы

моментов различных

сил относи­

тельно какой-либо точки

 

О

направлены

от

точки

О

перпендику­

лярно

к

этой плоскости

в ту или другую сторону,

и

в

этом

слу­

чае их складывают

алгебраически.

 

 

 

 

 

 

 

 

Момент

 

равнодействующей

 

Теорема

Вариньона. Пусть даны простран-

 

 

 

 

 

 

- » • - » •

 

-»-

 

равен сумме моментов состав-

 

ственный пучок сил Flt

F2 ,

.. ., F„ (рис. 34)

 

 

 

ЛЯЮЩИХ

 

 

 

 

 

 

 

J?

 

 

 

 

и равнодействующая R этого пучка. Возь­ мем где-либо совершенно произвольно точку О, проведем радиус-век- тор г из точки О в точку приложения сил пучка, определим момент каждой силы относительно точки О и сложим эти моменты:

-*

-

-> -*

-

-

S M0tk=r

xFt

+ r X F a + . . . + г xFn

=

= 7

x(Fl

+

Ft+...+F„).

 

1 Такая интерпретация момента силы принадлежит Пуансо.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ