楼主需要补补课 上述用平面汇交力系可解 授人与鱼不如授人与渔
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( z0 b" Q8 m% A5 K+ {4 t请看下面 力学教材
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6 q7 j) ~; d6 {3 p; O2.1 平面汇交力系
& J& _, T7 Z1 Q9 t1 p
/ _9 v/ Q& g2 H) ^# w6 Q平面汇交力系的工程实例:: i* X4 E# r9 H5 E5 `9 p
) B9 [5 g& ~7 e, F P # n `5 X7 m/ }7 M2 K) x4 {/ T/ V
- t7 H8 J% \: M3 U9 T# [2.1.1 力的分解
* N! |$ V# V! U: d
' i2 o; _0 ?4 ?; r0 H按照平行四边形法则,两个共作用点的力,可以合成为一个合力,解是唯一的;
3 q/ t7 @2 t& a6 U' K' ^: O) |- T |3 x
但反过来,要将一个已知力分解为两个力,如无足够的条件限制,其解将是不定的。
2 p7 z' j3 ^: z
+ z8 S: I) N0 j9 B4 g2.1.2 力在坐标轴上的投影6 P" ^ e, s; {
C, [, e3 |; [% e, Q
; E9 Y9 m' |# m5 `9 ?" O) C% u' j. y
3 u* w, |1 S) s" a% H# P5 S$ t; P" y+ {5 S
注意:力的投影是代数量,它的正负规定如下:如由a到b的趋向与x轴(或y轴)的正向一致时,则力F的投影Fx(或Fy)取正值;反之,取负值。/ {7 a5 M( K9 d- O7 L! `
6 A( t4 r* G. Z1 {/ U- i / w6 l9 J8 X( V$ v
# q' V- e, b% v# ?
2.1.3合力投影定理: U! A# K3 l/ @1 w$ L
4 o& M/ b/ e. }* [1 d% C G4 Q+ F 7 A5 `6 x. m$ S. G1 R1 u c2 m2 A
0 Q# _! ?' {- T
. F* |- S/ T* @4 a( Q& P( z. i& U& F# h- n
! P/ h" V5 u. @& U' t+ b! }
) b Y, f& D7 F. s * l6 G; Y$ E2 e% H/ p# f
6 Y' ~$ `) A9 Z. r: H
合力投影定理——合力在某一轴上的投影等于各分力在同一轴上投影的代数和。, w* L: i. S1 C/ z* |! i
" ]* y" V' u1 S K3 Q
2.1.4 平面汇交力系的平衡条件 ' ` x$ j" f3 H, G o
$ U9 ? m- u- |4 ~平面汇交力系可以合成为一个合力,即平面汇交力系可用其合力来代替。显然,如果合力等于零,则物体在平面汇交力系的作用下处于平衡状态。平面汇交力系平衡的必要和充分条件是该力系的合力F等于零。即 l; b+ r, Y3 y
+ U v0 Z& Q( R4 `) s( t& `
; _7 ? ]9 J$ u8 O
/ o" U! j, ~, O. o5 r3 N即8 o8 j$ Z: X$ _/ A# e
# T; K/ P1 x# h( O1 s5 q H
' N0 ^* E6 c- e9 M# R9 S6 }- h5 }
6 _3 [5 ?1 i/ W! M8 U' S, `+ O/ c, P* _' ~9 Y: X
力系中所有各力在两个坐标轴中每一轴上投影的代数和都等于零。这是两个独立的方程,可以求解两个未知量。: [ I7 x! L! B; Z; F
( i3 j: \: D+ ^; f! K. |4 D5 t例2-1 如图所示为一吊环受到三条钢丝绳的拉力作用。已知F1=2000N,水平向左;F2=5000N,与水平成30度角;F3=3000N,铅直向下,试求合力大小。(仅是求合力大小)' d B6 z+ [7 j6 O6 T& M
1 m2 k9 ~2 v! ?- e9 Z- s) i! j3 b
7 [% }6 s+ n8 X. s& }+ [
8 ^9 \1 E7 V, _1 M# T3 \! u
例2-2 图示为一简易起重机装置,重量G=2kN的重物吊在钢丝绳的一端,钢丝绳的另一端跨过定滑轮A,绕在绞车D的鼓轮上,定滑轮用直杆AB和AC支承,定滑轮半径较小,大小可忽略不计,定滑轮、直杆以及钢丝绳的重量不计,各处接触都为光滑。试求当重物被匀速提升时,杆AB、AC所受的力。
" z. ~+ u1 v2 S# ?- `1 Y! t7 V! L2 V, D
7 m P9 e0 a* `6 q4 c& e9 j
5 r2 h5 s" j9 J$ q) h! T" d
解 因为杆AB、AC都与滑轮接触,所以杆AB、AC上所受的力就可以通过其对滑轮的受力分析求出。因此,取滑轮为研究对象,作出它的受力图并以其中心为原点建立直角坐标系。由平面汇交力系平衡条件列平衡方程有* X1 \" R" C5 @
' v$ _% e1 M1 h! n8 G0 ?( v& f5 ^
" {% R* ^ A- Y% K0 v1 I# P
5 R, M$ Z' D! o' z
解静力学平衡问题的一般方法和步骤:
/ N- P* m0 l) Q0 a! `
* q* C6 K6 S$ C& }2 b; u1.选择研究对象 所选研究对象应与已知力(或已求出的力)、未知力有直接关系,这样才能应用平衡条件由已知条件求未知力;
! I8 d3 v" }( W0 R
. \* H/ d4 l, D2 R2.画受力图 根据研究对象所受外部载荷、约束及其性质,对研究对象进行受力分析并得出它的受力图。5 F1 f& r4 h+ {
. |9 z3 k: H+ f* s9 L2 o( |8 G" }' Q
3.建立坐标系,根据平衡条件列平衡方程 在建立坐标系时,最好有一轴与一个未知力垂直。% H0 C% o$ R" o) l3 n7 H; p1 `, _
0 U# N6 s* D% t3 b* }5 f在根据平衡条件列平衡方程时,要注意各力投影的正负号。如果计算结果中出现负号时,说明原假设方向与实际受力方向相反。
# R. E8 |, L; V' L% A% d: g1 Z# ?! I2 K. G
2.2 力矩与平面力偶系/ f7 ]9 Y% h+ ~" k
/ V- y8 N" x+ z; J+ ~! c0 V
2.2.1 力对点之矩?(简称为力矩)
9 Z5 a6 u5 _ P0 h! s; V, ~" F, d: v& F6 i. t" k: i) ~. I: P7 B
1.力对点之矩的概念 ' M3 q# O2 }3 E3 w- N) X$ L
j# `1 g# ^2 `( n
为了描述力对刚体运动的转动效应,引入力对点之矩的概念。6 [( J. b/ p4 K9 H0 B5 g7 z7 b
5 C1 \$ g5 L+ A; v0 x3 P
- @' Z- w7 C! {3 k3 Q* _1 b- i4 O* p% U+ u
力对点之矩用Mo(F)来表示,即 Mo(F) = ± Fd
" Y* s! b" B2 r( o# a% _ E3 A2 J: L, m% I
一般地,设平面上作用一力F,在平面内任取一点O——矩心,O点到力作用线的垂直距离d称为力臂。
8 q; b* c0 t) Q! W. A% |% a# X6 [$ S3 [+ a+ q# d) Z2 t
% Z; X5 w9 G6 I$ F7 n2 Y9 v
/ V+ s' j7 a- S5 `2 C [
Mo( F ) = ± 2△OAB * X1 `# K& q& \; e' l
$ L1 z4 E$ L. {* [& n0 J, s& q7 f力对点之矩是一代数量,式中的正负号用来表明力矩的转动方向。
3 H) [3 r& l0 c& `5 l9 h4 n# N6 s% m
矩心不同,力矩不同。
7 V+ g! j3 Y5 Y4 }, W* s0 B8 u4 ^
规定:力使物体绕矩心作逆时针方向转动时,力矩取正号;反之,取负号。 " W" H8 t j2 a" K2 I
8 f9 ]8 P5 E/ u
力矩的单位是Nmm。
% c* c. @$ }) b4 X* N( T' L! }% a+ ^; ?: k* t
由力矩的定义可知:" F' g# @. W* [9 v3 c" J$ }
& ~' p$ {( c' A* k* A
(1)若将力F沿其作用线移动,则因为力的大小、方向和力臂都没有改变,所以不会改变该力对某一矩心的力矩。, e. _1 N" s7 E/ Q, Q' _( D" t
8 B! m) D; W$ p' o(2)若F=0,则Mo(F) = 0;若Mo(F) = 0,F≠0,则d=0,即力F通过O点。
; |5 X1 \1 l1 z4 ^1 q3 m; q) P7 {2 m1 V- q; p( v$ `
力矩等于零的条件是:力等于零或力的作用线通过矩心。
H/ K7 h( ^, j+ Q$ e
; Z3 R! }+ \! W* D& E2.合力矩定理, B8 L* W3 O" M V
. v p$ ~) e" F8 W3 I! ~# _' I
设在物体上A点作用有平面汇交力系F1、F2、---Fn,该力的合力F可由汇交力系的合成求得。
6 `1 C! n" [4 O0 q5 \2 S& v0 o8 h: L7 K9 q
# B& |. L$ _6 ]: k
- Z0 I" e7 z& l计算力系中各力对平面内任一点O的矩,令OA=l,则
. o4 R( y+ G0 W/ w' D+ _. `( _
1 t) ?( y M! w$ U3 d$ yMo(F1)=-F1d1=-F1lsina1=F1yl
: V0 Z' }1 |2 _; f% c) u5 ]
: w9 H, m" G J. F9 sMo(F2)=F2yl
i0 e# [+ f( z- E9 Y7 K9 d* Y
3 B2 t- A; V1 BMo(Fn)=Fnyl6 ~8 M2 ~! `. `: `$ l
% T1 V7 e; T* W* l1 ?" ]$ Y+ `由上图可以看出,合力F对O点的矩为
6 c9 K$ D+ t: @5 X3 _( O4 G: j. r
7 ]1 v8 v( D; I9 X. [Mo(F)=Fd=Flsina=Fyl
( |7 W" q; `0 c# M4 k- b8 W% I7 N! V2 P
据合力投影定理,有! v) c; u6 _" S4 g
( D0 b( P0 F: V) n
Fy=F1y+F2y+---+Fny
M1 P0 f+ @/ y' }/ P; {6 S, q& I9 _/ q2 \+ `- U/ x
Fyl=F1yl+F2yl+---+Fnyl
3 z; X% H: ^, U! e
9 D% ^: R2 i& o: c, U N: G. _即
& n8 r) u2 C' W2 r+ n5 d6 }; q
' Q5 k) h2 u1 z! RMo(F)=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn)
6 }5 K) h: M$ A9 U
R+ R; B# w+ D7 E+ D7 _, t! ` I% ?9 C3 i% e
" z I3 Z8 I9 }4 v9 b合力矩定理:平面汇交力系的合力对平面内任意一点之矩,等于其所有分力对同一点的力矩的代数和。
5 p+ X( F; v( g3 Y6 B3 {: Z% F4 z1 r- R' s& C! Y! U3 c
3.力对点之矩的求法(力矩的求法)% r2 X$ \4 q" Y/ \& S& X7 L3 H
: U2 O# w" j/ h; E4 v9 ?+ j(1)用力矩的定义式,即用力和力臂的乘积求力矩。
9 R) X2 `; _& ?/ a; R' O, [. g
$ E# K. x5 r' c p: J' N4 g: C& z$ d注意:力臂d是矩心到力作用线的距离,即力臂必须垂直于力的作用线。?5 H2 W; Q: [0 M
- A" E O e7 {. k(2)运用合力矩定理求力矩。力分解
1 @2 B" v4 L& ~7 o! g: A/ |/ T4 L _
% B( w& Y9 V# T' h& K例2-3 如图所示,构件OBC的O端为铰链支座约束,力F作用于C点,其方向角为 α ,又知OB= l ,BC= h ,求力F对O点的力矩。. \! ]( E7 i- s/ t/ A0 ?, n% Y$ \
0 Z$ A8 G) e9 l. R" R
, B& |7 J5 u$ | h; y
' p. [0 X( p6 L% s' O解 (1)利用力矩的定义进行求解
# r: F- i7 b% N( \
& \) {! ]3 W, H% i
: B8 u: e# F4 J( ^2 o/ K# K# B2 H0 c, {
如图,过点O作出力F作用线的垂线,与其交于a点,则力臂d即为线段oa 。再过B点作力作用线的平行线,与力臂的延长线交于b点,则有
2 x2 [- s7 P% o5 k, z5 L
9 @8 q' E) U0 L7 K3 w% Z; U
; b6 O6 N1 v! B7 f" r' D7 U
* z) Y. w/ W* N* u+ o \(2)利用合力矩定理求解 / p8 I6 g# X. M1 E: l# C
6 u# S( i' F e, {将力F分解成一对正交的分力 o. q0 n3 P% r4 t
9 i/ p9 v3 u( U Z- b
- j& M3 p, Z" z, J; G5 E
/ z1 O1 g( S% a! L
力F的力矩就是这两个分力对点O的力矩的代数。即/ [) l5 R2 m. y2 n7 O' p
! R* C* d9 ^3 v8 xMo(F)=Mo(Fcx)+Mo(Fcy)=Fhcosa-Flsina=-F(lsina-hcosa)7 G+ T0 b: J1 \& ]: W
1 U+ y0 X/ M* D& I: b, Y# ?2.2.2力偶及其性质
* p/ r. d: M. W3 h7 B: U6 D
6 w& T V" K g) B1.力偶的定义 , h8 E) p2 q& n1 x+ d5 \% a
2 ?6 }; q$ w( C4 W; G8 u7 x' P在工程实践中常见物体受两个大小相等、方向相反、作用线相互平行的力的作用,使物体产生转动。例如,用手拧水龙头、转动方向盘等。' p: B7 d9 p1 v5 J
. Y- I* z8 ?& a, e- N, D- b. X ) m; P' o: L! x R; ]
, g9 n1 R5 J0 B: v9 x' m5 M ~力偶——大小相等、方向相反、作用线相互平行的两力,如图中的力F与F'构成一力偶。记作(F,F')2 F: p# t e/ F% V. L7 a5 Y
$ {6 O9 E B2 `9 S4 ^
力偶作用面——两个力所在的平面
" G( x$ F* F5 ^* y2 l% i# B" ?2 T1 l; ~2 U
力偶臂——两个力作用线之间的垂直距离d
" J7 Y1 ^# t: m3 q, O& @6 A$ h; g6 ~5 Y$ v; @
力偶的转向——力偶使物体转动的方向
4 w( a: c/ w' i% s& Z
" k2 H% `6 j5 j8 G D& k力偶只能使物体转动或改变转动状态。怎样度量?
. @# D3 |. O/ P* ^3 r6 G9 W1 G! g
# w: K6 [6 {" Y( u2 U力使物体转动的效应,用力对点的矩度量。
7 }) } ?6 q, u$ V3 ~9 Y% z$ K1 W
3 }7 D4 B9 D* D1 q5 T- I设物体上作用一力偶臂为d的力偶(F,F'),该力偶对任一点O的矩为
# [! z6 i. t F6 J8 S" G) Y1 `9 y1 m
! _) ^5 y! P C0 f7 Y3 _
# X! D3 n y6 }8 ?
Mo(F)+Mo(F')=F(x+d)-F'x=Fd $ N8 x3 n* f) B# R
A0 J5 R% e! X% X" r
由于点O是任意选取的,故力偶对作用面内任一点的矩=力偶中力的大小和力偶臂的乘积(与矩心位置无关)! t. I/ X0 Y7 \0 i
( h) u: a& L2 c+ F" |4 p力偶矩——力偶中力的大小和力偶臂的乘积,记作M(F,F')或M( W+ N7 W1 G0 S# r- P; M8 ^
9 X/ v0 J9 O* J- hM(F,F')=±Fd 规定:力偶逆时针转向时,力偶矩为正,反之为负。
: D6 e/ @8 n- m- k9 A
8 ]! }; @, _0 g& f4 ]力偶矩的单位是Nmm。 力偶同力矩一样,是一代数量。
& B2 ^3 Q1 E6 H0 O1 T6 [6 h3 D
( U7 U. L% o, o) W/ r: X" q! {" o/ b# MMo(F) = ± Fd
8 A0 q. c' h, W. x! T) s: m
( H( c0 ^% [; X. q' J0 _ [力偶的三要素——大小、转向和作用平面
' Q. i) f) |. t4 q" g8 C" |/ o+ n) V: a4 J! w5 h3 W1 I
2.力偶的性质
* p$ B" O- j: | n- W( l+ A7 H/ ~, h; D& ^
(1)力偶无合力。8 G0 J: Y3 L. v- ?& @
- p5 H7 j) z- a9 K力偶不能用一个力来等效,也不能用一个力来平衡。
" ~* u( S( X& ~- ]; I3 r& h! Q* h0 L
3 o( ^# h+ v: F6 u可以将力和力偶看成组成力系的两个基本物理量。 9 p$ y6 N# v K/ @: v2 ]. p
: T0 M6 l: X# u0 E* g7 N
(2)力偶对其作用平面内任一点的力矩,恒等于其力偶矩。
0 i7 ^" f+ k1 E4 a' A$ v
' [) N7 t$ a" C' Z) k9 R9 T7 R(3)力偶的等效性力偶的等效性——作用在同一平面的两个力偶,若它们的力偶矩大小相等、转向相同,则这两个力偶是等效的。
3 e3 g5 H, N7 J+ w0 h6 U( v$ G% M
力偶的等效条件: 9 m6 J. v+ I# ^. L4 U
) G7 n! ]6 v+ L3 \1)力偶可以在其作用面内任意移转而不改变它对物体的作用。即力偶对物体的作用与它在作用面内的位置无关。* ~" I9 l2 Q1 L
' ?1 B9 @; d6 g7 K- k
2)只要保持力偶矩不变,可以同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长短,而不会改变力偶对物体的作用。$ F' m2 r- m0 f7 @$ ]9 Y9 C9 ^9 T
. |. o* ] F- q+ ]8 J9 E) C
2.2.3平面力偶系的合成与平衡7 Y2 h( U1 ~* R s2 X" z
; I2 e0 e$ ?8 L: w( m3 W5 V
平面力偶系——作用在刚体上同一平面内的多个力偶。1 _! g' z0 H# t$ x
g- e' |8 K0 j, J% v; C& J- L# g: C0 a
1.平面力偶系的合成
8 r: S1 g8 O2 M4 P3 l. n5 d0 j9 E+ ^; R' a( Y+ M1 q
例 两个力偶的合成; G' x" Y& _ W, p4 x& H% J- Q
/ W! L5 x0 a% g9 h n* f8 z+ {
7 Q1 n% m3 F# e; dM=M1+M2+---+Mn2 ]2 k5 |& E3 T) m8 t
$ F$ m8 o, h+ n; F5 W6 d6 k. E/ ~9 F8 V
————力偶矩等于各分力偶矩的代数和8 Z7 K1 p. G6 j9 D/ N- ]/ { M
- T4 s* Z( `/ \ i- J( J6 k
2.平面力偶系的平衡
. |9 Q1 d9 p; Y3 ^, q) C' S% t+ I! X* Z6 X& _4 j+ Z' I C
平面力偶系合成的结果为一个合力偶,因而要使力偶系平衡,就必须使合力偶矩等于零,
+ c$ m: i* d# T3 D- K; P2 h4 }2 Z- W! n1 a { h: ^
例2-4 梁AB 受一主动力偶作用,其力偶矩M=100Nm ,梁长l=5m ,梁的自重不计,求两支座的约束反力。3 k. u- Z4 x% k5 T
( F/ J6 s2 D; p6 l* ?& B - c: S: ^" }+ R& o, `# W. E
; O, T( r+ N7 {" w8 B3 p
解 (1)以梁为研究对象,进行受力分析并画出受力图
: ?& ~* D/ L# g4 Q }4 j0 X5 `! T6 h2 ]& h
FA必须与FB大小相等、方向相反、作用线平行。 : n( Z; I3 @, Y* A1 l% r. c
6 h$ i& q' I1 I* W2 H4 Y/ ?% h(2)列平衡方程
, b1 R& Y1 \0 Q( A/ S. a
9 Z$ Q2 e9 X$ d( [9 ^2 S& G3 ]. b) f5 G
. o) T; u }6 G! W& m8 C4 C7 \: H }9 {8 x+ L' ], g; v1 V
2.3 平面一般力系; P o. a* {3 s3 f& A1 n- n7 n' }
4 ^9 t& o9 b0 {
平面一般力系——作用在物体上的各力作用线都在同一平面内,既不相交于一点又不完全平行。) R, C: X) b7 l& p- a: n; G d0 l
; g$ E- }- @- x: ]! P. |
# d, L* x- o$ b$ M, w# E6 H- K' u% c6 o
上图起重机横梁AB受平面一般力系的作用* Z4 W& z* W4 @; Y
* Z4 k" q3 C" r! y$ {2.3.1平面一般力系的简化
1 H* w& g& G+ Q5 |9 ^* a3 l% _
. z7 k }2 }! J: U* c) g1.力的平移定理力的可传性——作用于刚体上的力可沿其作用线在刚体内移动,而不改变其对刚体的作用效应。' U9 r) r* ^- H
$ _1 L k/ Z) @& u* S9 K6 v+ `7 e问题:如果将力平移到刚体内另一位置?1 e2 O! T/ V9 ?$ O N$ K0 o/ S
: J; s# r# Y8 }, ^- Q" r6 ~- Y/ T
将作用在刚体上A点的力F平移动到刚体内任意一点O,
, f! N( o8 t; b, h) V, A! N- k
& L# r9 y" ^* G. z# b + |6 h, z% T7 B. T) K
. b7 q9 A* m! r* O& E( p4 i附加力偶,其力偶矩为
) s; Y% q; [2 m' `. N* B
5 f3 V/ x# n6 Y( e' M+ TM(F,F'')=±Fd=Mo(F). N- Y4 ^8 D: q. j- R3 n
( P) w/ w- p' _& t. J- s) [+ p上式表示,附加力偶矩等于原力F对平移点的力矩。( Y% }) d5 P: Z4 ]. y& I: v- [
, {7 S' ?& _1 ?& v
于是,在作用于刚体上平移点的力F′和附加力偶M的共同作用下,其作用效应就与力F作用在A点时等效。! E3 q" g9 P* o' H. ~
, t5 {% Y7 _- i7 @* w
力的平移定理——作用于刚体上的力,可平移到刚体上的任意一点,但必须附加一力偶,其附加力偶矩等于原力对平移点的力矩。0 `- t, p1 _/ g7 v
! r5 F' Y6 m$ E/ J9 r根据力的平移定理,可以将力分解为一个力和一个力偶;也可以将一个力和一个力偶合成为一个力。
6 X& R* y8 K: H4 Y6 ~0 L. f. f* U1 H/ O$ y5 [% Y
( j, g0 R7 F) H2 e2.平面一般力系向平面内任意一点的简化
) t- P' J3 w! p; I+ a; t! c4 J# R8 I) m
( P7 e t5 [6 X+ h& Y( O
$ V1 x5 \1 R! J( m) d0 b7 g8 a3 Z& Z- L9 f! Q9 H4 G
α——主矢与x轴的夹角
* f! ?! [2 }2 j/ K" {" K l( Q* i& B! Q) Z- N0 K2 k
Mo——平面一般力系的主矩 + {5 d' \$ C7 b4 a& m
* j) H J2 Q# Y) p5 a9 g主矩=各附加力偶矩的代数和。/ e# f+ O/ N$ ?: ]4 H d, q) M
9 E' M# w# D Z& z5 M: s! a, z
(由于每一个附加力偶矩等于原力对平移点的力矩,所以主矩等于各分力对简化中心的力矩的代数和,作用在力系所在的平面上。)
6 W# c; g+ r0 |, K$ N6 e* z% _2 Q( a# h
Mo=M1+M2+---+Mn=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn), X z; p3 H' d' y8 R
1 _- z" c0 a8 P R8 t0 S- Y平面一般力系向平面内一点简化,得到一个主矢 F'R 和一个主矩 Mo,
( s% {/ n5 i) `: ]$ [, j2 J8 R' ?$ {9 M2 w2 k- ~ u
主矢的大小等于原力系中各分力投影的平方和再开方,作用在简化中心上。其大小和方向与简化中心的选择无关。
" U3 V- }4 P# B; G6 r
3 Q T" {$ r5 @6 i( ~4 ?$ z 主矩等于原力系各分力对简化中心力矩的代数和,其值一般与简化中心的选择有关。
, W- l9 u* p* }; `1 Z
6 K9 g8 g9 s7 v6 n. C7 L3. 简化结果分析
5 z; n# g- [2 T3 P8 G2 t! r4 j! w" N- ~9 {$ U; A4 H1 N
平面一般力系向平面内任一点简化,得到一个主矢 F' R 和一个主矩 M o ,但这不是力系简化的最终结果,如果进一步分析简化结果,则有下列情况:
2 e4 O" m% m. q
9 o1 Z- _9 L+ e V6 z2 iF'R =0, M o ≠0 0 L M* p( X3 J
4 |4 _" v" {- W \
F'R≠0, M o =0 % d( D: x" R: @# z) U5 l
# k, b# ]4 x# m/ o
F'R ≠0, M o ≠0
2 V- b- {3 l" G4 M) Q2 T
- T5 B# t. \6 Z& BF'R=0, M o =0(力系平衡) ' K3 l1 K' C6 v" W; s
) f0 o. G1 }$ ^+ K
2.3.2 平面一般力系的平衡4 W4 W* W9 _7 b8 h* Z+ B
( |1 L9 @: y4 J1.平面一般力系的平衡条件 2 p& j H0 t6 g) f" u' S( K
1 j+ U3 q% A2 K, t" N9 i
平面一般力系平衡的必要与充分条件为:
% J8 O' f J4 V% H9 ~" h
% f& z. Z7 J5 @+ C t6 w) I3 _( C! K
7 W) ]! U9 q9 n k
& e- _+ E; {8 {, Y3 Y+ Z2 Z* }4 Y& s% F1 ]- y
2.平面平行力系的平衡条件
' I% E# P9 d# _, l" Y6 G w* b4 n5 `7 ~' U" q4 P
平面平行力系的平衡方程为 * T* ^+ |! |/ ]
" W& ?5 E; x% v6 C; V 5 u1 S' D, G( ?# N& K
/ j; U* u/ O; B- E# [平面平行力系只有两个独立的平衡方程,因此只能求出两个未知量。 / S8 i6 [0 l( ]
2 }/ A' ~6 p1 e7 ^3 c
例2-6 塔式起重机的结构简图如图所示。设机架重力 G =500kN ,重心在C点,与右轨相距 a =1.5 m 。最大起吊重量 P =250kN ,与右轨 B 最远距离 l =10 m 。平衡物重力为 G 1 ,与左轨 A 相距 x =6 m ,二轨相距 b =3 m 。试求起重机在满载与空载时都不至翻倒的平衡重物 G 1 的范围。
" y' D C, y& m H, [9 j
8 X: \+ c% ~5 A
/ {. K' o# H5 G. K9 Q
4 ^7 \3 c0 W$ T1 R+ I, g1 K解:取起重机为研究对象。
3 F: Q& e4 F1 ~1 F# {' q; U
2 _- D1 j: W/ }5 o4 p9 J是一平面平行力系% x7 ?4 \5 L6 z& W7 ^9 f+ p
- X7 ^2 u) C5 ?9 o7 d' t3 I( T3.物体系统的平衡条件
% j, C3 B) x O+ `! y
: N& @/ k1 K/ n2 f物系——由多个构件通过一定的约束组成的系统。
& D1 h/ }* N* i" W: g9 w/ ~
1 }* T% Z5 Y8 S 若整个物系处于平衡时,那么组成这一物系的所有构件也处于平衡。因此在求解有关物系的平衡问题时,既可以以整个系统为研究对象,也可以取单个构件为研究对象。对于每一种选取的研究对象,一般情况下都可以列出三个独立的平衡方程。3n 1 H/ g1 G3 x0 u |2 w' [2 V& t
- L( ~8 f% ~# R$ q H
物系外力——系统外部物体对系统的作用力 " I. Z8 Z+ N+ Q) ~% \8 u: @# N- @
+ j+ Q: ] v% Q& v) u5 `/ j3 E+ m
物系内力——系统内部各构件之间的相互作用力 0 R3 M( U) ?. |
5 Y; ^1 P9 F* H# i+ a
物系的外力和内力只是一个相对的概念,它们之间没有严格的区别。当研究整个系统平衡时,由于其内力总是成对出现、相互抵消,因此可以不予考虑。当研究系统中某一构件或部分构件的平衡问题时,系统内其它构件对它们的作用力就又成为这一研究对象的外力,必须予以考虑。 |