Геометрическим способом удобно пользоваться, если в системе три силы. При решении задач на равновесие тело считать абсолютно твердым (отвердевшим).
Порядок решения задач:
1. Определить возможное направление реакций связей.
2. Вычертить многоугольник сил системы, начиная с известных сил в некотором масштабе. (Многоугольник должен быть замкнут, все векторы-слагаемые направлены в одну сторону по обходу контура.)
3. Измерить полученные векторы сил и определить их величину, учитывая выбранный масштаб.
4. Для уточнения решения рекомендуется определить величины векторов (сторон многоугольника) с помощью геометрических зависимостей.
Пример 1. Груз подвешен на стержнях и находится в равновесии. Определить усилия в стержнях (рис. 2.5а).
Решение
1. Усилия, возникающие в стержнях крепления, по величине равны силам, с которыми стержни поддерживают груз (5-я аксиома статики) (рис. 2.5а).
Тема 1.2. Плоская система сходящихся сил 15
Определяем возможные направления реакций связей «жесткие стержни».
Усилия направлены вдоль стержней.
2. Освободим точку А от связей, заменив действие связей их
реакциями (рис. 2.56).
3. Система находится в равновесии. Построим треугольник сил.
Построение начнем с известной силы, вычертив вектор F в не котором масштабе.
Из концов вектора F проводим линии, параллельные реакциям R 1 и R 2.
Пересекаясь, линии создадут треугольник (рис. 2.5в). Зная масштаб построений и измерив длину сторон треугольника, можно определить величину реакций в стержнях.
4. Для более точных расчетов можно воспользоваться геометри-
ческими соотношениями, в частности теоремой синусов: отношение
стороны треугольника к синусу противоположного угла — величина постоянная
Для данного случая:
16 Лекция 2
Замечание. Если направление вектора (реакции связи) на заданной схеме и в треугольнике сил не совпало, значит, реакция на схеме должна быть направлена в противоположную сторону.
Пример 2. Груз подвешен на стержнях и канатах и находится в равновесии. Определить усилия в стержнях (рис. 2.6а).
Решение
1. Нанесем на схему возможные направления усилий, приложенных в точке А. Реакции стержней — вдоль стержней, усилие от
каната — вдоль каната от точки А к точке В.
2. Груз находится в равновесии, следовательно, в равновесии
находится точка А, в которой пересекаются три силы.
Освободим точку А от связей и рассмотрим ее равновесие (рис. 2.66).
Замечание. Рассмотрим только силы, приложенные к точке А. Груз растягивает канат силой 45 кН по всей длине, поэтому усилие от каната известно: Тз = 45 кН.
3. Строим треугольник для сил, приложенных в точке А, начиная с известной силы Тз. Стороны треугольника параллельны предполагаемым направлениям сил, приложенных в точке А.
Образовался прямоугольный треугольник (рис. 2.6в).
Тема 1.2. Плоская система сходящихся сил 17
4. Неизвестные реакции стержней можно определить из соотношений в прямоугольном треугольнике:
Замечание. При равновесии векторы сил в треугольнике направлены один за другим (обходим треугольник по часовой стрелке). Сравним направления сил в треугольнике с принятыми в начале расчета на рис. 1.26а. Направления совпали, следовательно, направления реакций определены верно.
Контрольные вопросы и задания
1. По изображенным многоугольникам сил (рис. 2.7) решите,
сколько сил входит в каждую систему и какая из них уравновешена.
(Обратить внимание на направление векторов.)
2. Из представленных силовых треугольников выберете тре-
угольник, построенный для точки А (рис. 2.8, 2.9).
Шар подвешен на нити и находится в равновесии. Обратить внимание на направление реакции от гладкой опоры и условие равновесия шара (рис. 2.8).
18 Лекция 2
Груз F подвешен на канате и находится в равновесии. Обратить внимание на реакции, приложенные к точке А. Силы, не приложенные к точке А, не рассматриваются. Не забывать об условии равновесия системы сил (рис. 2.9).
Тема 1.2. Плоская система сходящихся сил 19
ЛЕКЦИЯ 3
Дата: 2018-12-21, просмотров: 580.
