
- •Предмет теоритической механики
- •Статика
- •Аксиомы статики:
- •Основные типы связей:
- •Система сходящихся сил.
- •Теорема о трех силах.
- •Момент силы относительно точки
- •Теорема об эквивалентности двух пар сил, расположенных в одной плоскости
- •Теорема о переносе пары сил в параллельную плоскость
- •Теорема (лемма) о параллельном переносе силы:
- •Пара сил.
- •Сложение пар сил в плоскости и в пространстве
- •Условие равновесия для плоской системы параллельных сил.
- •Условие равновесия для пространственной системы параллельных сил.
- •Основная теорема статики (теор. Пуансо):
- •Приведение пространственной системы сил к данному центру
- •Приведение силы к заданному центру
- •Частные случаи приведения:
- •Произвольная простр.Система сил
- •Приведение к равнодействующей. Возможны два случая.
- •Теорема Вариньона ( теорема о моменте равнодействующей силы):
Частные случаи приведения:
1.Гл.момент Lo=0; R0 – в этом случае система сил приводится к равнодействующей, причем R*=R. Если центр приведения лежит на линии действия силы R, то ситуация не изменится и сист.сил опять будет приводится к равнодействующей.
2.Пусть Lo0; R0. Покажем, что в этом случае сист.сил можно привести к равнодействующей.
R=R1=R1’; [Lo] {R1;R1’}; {R1;R1’}0; причем повернем эту пару сил так, чтобы R и R1 лежали на одной прямой, тогда видим, что сист.сил {R1;R1’}0
{R;Lo} {R=R1=R1’}{R1’}. D=Lo/R.
3.Пусть R=0, Lo0. В этом случае система сил приводится к паре. Причем вне зависимости от вцыбора центра приведения система сил будет приводится к одной и той же паре сил с моментом Lo. Т.к. главный вектор не зависит от выбора центра приведения.
Пусть все силы пл-ти хоу, тогда: Fkх=0 Fkу=0 Мо(Fk)=0 условие равновесия для произвольной плоской системы сил.
Произвольная простр.Система сил
Представим себе, что мы привели систему к какому-либо центру 0, что произойдет с сист.сил, если изменить центр приведения на некий новый центр О1.
Lo-векто свободный
{R’’, R’}0
R=R’=R’’
MO1=[O1O R]
LO1=LO+[O1O R]= LO-[O1O R’]
При перемене центра приведения главный вектор сохраняется, а гл.момент меняется на вел-ну момента силы отн-но нового центра приведения.
Приведение пространственной системы сил к данному центру решается с помощью теоремы о параллельном переносе силы. Любая система сил, действующих на абс.тв.тело, при приведении к произвольно взятому центру О заменяется одной силой R, равной главному вектору системы и приложенной в центре приведения О, и одной парой с моментом МО, равным главному моменту системы относительно центра О (главный вектор – векторная сумма всех сил, приложенных к телу; главный момент относительно центра –векторная сумма моментов всех сил, приложенных к телу относительно того же центра).
Равнодействующая систем сил мы будем называть силу, действие которой эквивалентно действию системы сил.
Приведение к равнодействующей. Возможны два случая.
Если R ≠ 0,
MO = 0, (первый инвариант R ≠ 0,
второй - MOR = 0),
то система приводится к равнодействующей
силе R*, равной по модулю и направлению
главному вектору R, т.е. R* = R. Линия
действия равнодействующей силы в этом
случае проходит через центр приведения.
Если R ≠ 0,
MO ≠ 0, но α = 90o, т.е. R ⊥ MO
(первый инвариант R ≠ 0, второй
MOR = 0),
то система сил тоже приводится к
равнодействующей, причем R* = R. Но
линия действия равнодействующей силы
R* находится от центра приведения на
расстоянии d = MO/ R
В этом случае имеем силу R и пару сил с векторным моментом MO, причем силы пары можно считать расположенными в одной плоскости с равнодействующей R, так как векторный момент пары перпендикулярен R.
Поворачивая и перемещая пару сил в ее плоскости, а также изменяя силу пары и ее плечо, при сохранении модуля векторного момента, можно получить одну из сил пары R', равной по модулю, но противоположной по направлению главному вектору R.
Другая сила пары R* и будет равнодействующей. Таким образом, рассматриваемая система сил оказалась эквивалентной одной силе, которая и является равнодействующей силой R*, которая по модулю и направлению совпадает с главным вектором R.
Плечо пары сил (R', R*) определяется из условия:
Отрезок d определяет кратчайшее расстояние от центра приведения О до линии действия R*.
--Линия, вдоль которой направлена сила динамы R1, называется центральной винтовой осью. Во всех точках винтовой оси, принятых за центры приведения, система приводится к одной и той же динаме. Расстояние от центра приведения О до центральной винтовой оси
Совокупность сил, образующих динаму, можно заменить двумя скрещивающимися силами. Для этого следует одну из сил пары R'' совместить с точкой приложения силы R1 и сложить с этой силой (R'' + R1 = R'1).