1.3. Связи и реакции связи.

Условия, определяющие свободу движения твердого тела, на­зываются связями. Сила, заменяющая действие связи, называется реакцией связи. Реакции связей - силы пассивные. Задаваемые силы, приложенные к твердому телу, называются активными. Связи реализуются в виде каких-то тел, не входящих в изучаемую меха­ническую систему. Рассмотрим основные типы связей и их реакции.

1.3.1. Гладкая опорная поверхность.

Для гладкой опорной поверхности реакция направлена по нормали к опорной поверхности соприкасающихся тел в точке их ка­сания и приложена в этой точке (рис. 13).

Если соприкасающиеся поверхности криволинейные, реакция связи проходит по общему перпендикуляру, проведенному через точку касания (рис.13,б). Если касание происходит в точке, реакция связи направлена по нормали к поверхности тела (рис.13,в). На рис.13,а и рис.13,г показаны реакции гладкой горизонтальной поверхности, без учета силы трения.

1.3.2. Гибкая нерастяжимая нить (трос,канат,цепь).

Гибкая нерастяжимая нить препятствует удалению тела от точки подвеса (рис.14).

Реакция натянутой нити направлена вдоль нити к точке подвеса. Сила, с которой груз(рис.14,б) растягивает нить, называется натяжение нити.

1.3.3. Невесомый стержень.

Стержень можно считать невесомым, если его собственный вес мал по сравнению с нагрузками, которые он воспринимает. Усилие, а следовательно, и реакция стержня направлены вдоль оси, проходящей через узловые точки, которыми стержень крепит­ся к конструкции (рис. 15).

1.3.4. Шарнирное соединение.

Цилиндрическим шарниром называется соединение двух тел посредством пальца (болта), проходящего через отверстия в этих телах (рис. 16).

Шарнирное соединение позволяет телу только вращаться вокруг оси шарнира, перпендикулярной плоскости рисунка. Реакция шарнира должна быть направлена по общему перпендикуляру к соприкасающимся криволинейным поверхностям. Вследствие разности размеров втулки и пальца положение точки касания не определено, поэтому направление реакции цилиндрического шарнира заранее неизвестно.

Реак­цию раскладывают на две составляющие и(рис. 17), лежащие в плос­кости, перпендикулярной оси шарнира.

В строительстве и машиностроении в конструкциях зданий, мостов, машин, станков, транспортных средств широко используются балочные систе­мы. Материалом для изготовления ба­лок служит металл, железобетон, де­рево. Балки воспринимают нагрузки, поперечные относительно их осей. Опорные устройства балок предназна­чены для передачи усилий и соедине­ния частей конструкции.

Шарнирно-неподвижная опора (рис. 18, а) допускает поворот балки вокруг оси шарнира, но не допускает никаких линейных перемеще­ний.

Опорная реакция приложена в центре шарнира, раскладывается на составляющие и . Схематическое изображение шарнирно-неподвижной опоры можно представить одним из трех вариантов, изображенных на рис. 18,б,в,г.

1. 3 5. ШАРНИРНО-ПОДВИЖНАЯ ОПОРА (рис. 19, а) допускает поворот вокруг оси шарнира и линейное перемещение на небольшое расстояние вдоль опорной поверхности. Реакция такой опоры направлена перпендикулярно опорной поверхности (рис. 19, б, в, г).

1. 3. 6. ПОДПЯТНИК И СФЕРИЧЕСКИЙ ШАРНИР закрепляют какую-либо точку тела так, что она не может совершить никаких перемещений в пространстве (рис. 20, а).

Подпятники можно рассматривать как совокупность цилиндрического шарнира и опорной поверхности, поэтому реакция связи для такой опоры раскладывается на три составляющие: (рис. 20, б)

1.3.7. ЖЕСТКАЯ ЗАДЕЛКА (ЗАЩЕМЛЕНИЕ) (рис. 21,а) не допускает ни линейных перемещений, ни поворота.

Для такой опоры не известны на только величина и направление реакции, но и точка ее приложения. Для определения опорной реакции необходимо найти три неизвестные: составляющие и опорной реакции по осям координат и реактивного момента относительно центра тяжести опорного сечения. Второй конец балки всегда свободный, поэтому такую балку называют консольной.