
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗ МАТЕМАТИКИ
- •1.1. Прямоугольная декартова система координат
- •1.2. Понятие об абсолютно твердом теле и его степенях свободы
- •1.3. Элементы тригонометрии
- •1.4. Векторы
- •1.5. Инерциальная система отсчета
- •2. СТАТИКА
- •2. 1. Аксиомы статики
- •2.2. Теорема о переносе вектора силы вдоль линии действия
- •3. СИСТЕМА ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ СИЛ
- •3.1. Приведение к равнодействующей системы параллельных сил, направленных в одну сторону
- •3.2. Приведение к равнодействующей двух сил, направленных в разные стороны
- •3.3. Пара сил
- •3.4. Правило рычага. Момент силы относительно точки
- •3.5. Распределенные силы
- •4. МОМЕНТ СИЛЫ ОТНОСИТЕЛЬНО ЦЕНТРА И ОСИ
- •4.1. Момент силы
- •4.2. Приведение силы к заданному центру
- •4.3. Условия равновесия произвольной пространственной системы сил
- •4.4. Условия равновесия произвольной плоской системы сил
- •4.5. Вычисление реакций опор конструкций арочного типа
- •5. ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ
- •5.1. Центр параллельных сил
- •5.2. Центр тяжести твердого тела
- •5.3. Центр тяжести плоского сечения
- •5.4. Центры тяжести простейших тел
- •5.5. Методы вычисления центров тяжести тел
- •6. СИСТЕМА СХОДЯЩИХСЯ СИЛ
- •6.1. Приведение к равнодействующей силе
- •6.2. Условия равновесия системы сходящихся сил
- •6.3. Равновесие твердого тела под действием трех сил
- •7. КИНЕМАТИКА ТОЧКИ
- •7.1. Траектория, скорость, ускорение
- •7.2. Движение точки в плоскости
- •7.3. Простейшие движения твердого тела
- •8. ДИНАМИКА
- •8.1. Основные законы движения материальной точки
- •8.2. Две основные задачи динамики точки
- •8.3. Теорема об изменении кинетической энергии
- •8.4. Принцип возможных перемещений
- •8.5. Принцип Д’Аламбера. Силы инерции
- •9. ДЕФОРМИРУЕМОЕ ТВЕРДОЕ ТЕЛО
- •9.1. Общие сведения
- •9.2. Классификация нагрузок
- •9.3. Метод сечений. Виды сопротивлений бруса. Построение эпюр
- •10. ПОНЯТИЕ О НАПРЯЖЕНИИ И ДЕФОРМАЦИИ
- •10.1. Напряженное состояние в точке
- •10.2. Интегральные зависимости между внутренними силовыми факторами и напряжениями
- •10.3. Деформации и перемещения. Деформированное состояние в точке
- •11. ОСЕВОЕ РАСТЯЖЕНИЕ И СЖАТИЕ В ПРЕДЕЛАХ УПРУГОСТИ
- •11.1. Основные понятия и зависимости. Условия прочности
- •11.2. Перемещения. Эпюра перемещений. Условие жесткости
- •11.3. Расчеты на прочность и жесткость
- •12. ПЛОСКИЕ СТЕРЖНЕВЫЕ ФЕРМЫ
- •12.1. Общая характеристика и классификация ферм
- •12.2. Методы расчета плоских ферм
- •13. ИЗГИБ БРУСА
- •13.1. Поперечный изгиб
- •13.2. Расчеты на прочность при изгибе
- •13.3. Перемещения при изгибе
- •13.4. Расчет балок на жесткость
- •14. ВНЕЦЕНТРЕННОЕ СЖАТИЕ ИЛИ РАСТЯЖЕНИЕ
- •14.1. Определения. Условия прочности
- •14.2. Ядро сечения
- •15. УСТОЙЧИВОСТЬ СЖАТЫХ СТЕРЖНЕЙ
- •15.1. Понятие об устойчивости
- •15.2. Продольный изгиб. Потеря устойчивости
- •15.3. Формула Эйлера для вычисления критической силы шарнирно закрепленного стержня
- •15.5. Критическое напряжение. Гибкость стержня
- •15.6. Продольный изгиб за пределом пропорциональности. Формула Ясинского
- •15.7. Диаграмма критических напряжений
- •15.8. Принципы рационального проектирования сжатых стержней
- •ОГЛАВЛЕНИЕ

3. Система параллельных сил
Решение. При опрокидывании тело будет поворачиваться вокруг точки опрокидывания.
Выберем декартову систему координат Cxy так, чтобы начало координат совпало с центром тяжести тела, а одна из осей была параллельна поверхности, на которой стоит тело. Разложим вес тела P на проекции вдоль выбранных осей Px и Py (рис. 3.12, б):
Px = P sin α, Py = P cos α.
При падении тела точкой опрокидывания будет точка А (рис. 3.12, б). При равновесии тела сумма моментов всех сил относительно точки опрокидывания должна быть равной нулю:
∑M A = 0, Py b − Px a = 0, P b cos α − P a sin α = 0,
откуда tgα = bа, α = arctg bа.
Тело находится в равновесии до тех пор, пока линия действия веса тела P не совпадет с линией n −n , проходящей через центр тяжести тела (точка С) и точку опрокидывания А. В момент совпадения этих линий тело будет находиться в состоянии неустойчивого равновесия.
Ответ: при угле наклона поверхности α′ = α тело будет находиться в состоянии неустойчивого равновесия, при α′>α тело опрокинется.
3.5. Распределенные силы
Вмеханике рассматривают силы, приложенные к твердому телу
вкакой-либо его точке. Такие силы называют сосредоточенными.
Вдействительности силы бывают приложены к какой-либо части тела. Так как все аксиомы и теоремы статики формулируются для сосредоточенных сил, приложенных к твердому телу, то необходимо рассмотреть способы перехода от распределенных сил к сосредоточенным в простейших, наиболее часто возникающих случаях.
Распределенные силы характеризуются в каждой точке числовым значением и направлением вектора интенсивности этой нагрузки.
Величины распределенных сил задаются в каждой точке их q (Н/м). Сила действует на единицу длины.
77

И. В. Богомаз. Механика
Равномерно-распределенная нагрузка. Пример равномерно-
распределенной нагрузки приведен на рис. 3.13, а. Если сила распределена равномерно (интенсивность постоянная), то ее равнодействующую вычисляют, умножая интенсивность на соответствующую площадь или объем. Пусть на участке AB, длина которого ℓ (рис. 3.13, б), равномерно распределена нагрузка интенсивностью q. Равнодействующая Q направлена параллельно равномерно-распределенной нагрузке, приложена в середине участка AB и равна Q = q · ℓ.
а |
б |
Рис. 3.13
Линейно-распределенная нагрузка. На участок AB (рис. 3.14),
длина которого , приложена линейно-распределенная нагрузка интенсивностью qmax. Равнодействующая Q параллельна qmax, приложена
в точку, которая делит участок AB в соотношении 13 : 23 и равна Q = 12 qmax .
Рис. 3.14
78

3. Система параллельных сил
Примером линейно-распределенной нагрузки может служить давление воды на плотину высотой H, изменяющееся с глубиной по линейному от поверхности воды закону q(y) = ky (рис. 3.15, а, б).
Распределенная нагрузка характеризуется равнодействующей, величина которой в общем случае равна
L |
|
Q = ∫q(x)dx. |
(3.8) |
0 |
|
Линия действия равнодействующей Q параллельна распределенным силам и проходит через центр тяжести этой площади (рис. 3.16, а). Вопрос о вычислении центров тяжести площадей будет рассмотрен в главе 5.
а |
б |
Рис. 3.15
а |
б |
Рис. 3.16
79

И. В. Богомаз. Механика
Величину равнодействующей Q, когда параллельные распределенные силы не перпендикулярны поверхности, вычисляют по формуле (3.8) и раскладывают на проекции по осям координат Qx и Qy соответственно (рис. 3.16, б).
80