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' E( ]. G6 E. a7 X4 ^ k
( i# ]. k* [0 V+ S! K; ~
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5 M" K, _1 m m- I6 M. D: e% r! T6 A' E/ O! ?
2.1 平面汇交力系
4 `+ S/ x, H4 J) ^$ w( ~% {$ P' g8 |6 z( v, Q8 L" `* u R
平面汇交力系的工程实例:
2 n4 X7 C& s+ Y& A. t6 F, I+ Y" w# G; e0 i( C5 d+ F/ h5 c
7 ?: {* e% T! D7 |; d3 ^ ^) d, w2 c% u- W d
2.1.1 力的分解 2 u$ \- ]5 `' B- R3 e( c2 U: n8 j
9 V1 P8 S8 r3 u9 {/ P1 d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;
. u" r+ W! T" [; Y3 K
4 F; R3 J* ]+ o# C# t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。
( }* W; I7 G5 Z! l" v7 w# X
5 c m$ c2 c0 N0 ]2 U; Z8 Y, e- e2.1.2 力在坐标轴上的投影; u: h. y6 D/ L4 S( p
7 E" U k3 X t4 Z6 [- J. U2 a, A9 d5 \
. [" W( X' v4 T x6 m
3 i- c: j) \- R8 Y
& W1 S# @8 O- ]7 r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。
3 E/ `3 q: [% r. H
( J _7 b6 z/ `, [5 a
$ u7 ?) ~' u5 Z+ n) H0 J
/ z; B* \) Q- ?6 H% o, ?2.1.3合力投影定理
6 g& [$ I# W% O8 o( ^7 Q9 U. r/ B4 L# t4 ]2 j. g l
f* L) F, q+ N' `: u, Y, o c
$ }8 z9 j: ~9 j% [0 y% n: v$ I5 a x& A, b \" r
- G* k& \- Y0 H1 x6 e
( f2 U3 f) e( ^1 v) i/ D
a0 h2 }3 ^/ J: j7 M
) P) M4 [5 P( Z) A
) U; M& Z+ V( v$ L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。5 e i4 S. g' n- x% X) w3 o; h
" G0 l( b* a- r' O, n2.1.4 平面汇交力系的平衡条件
* |5 z) K2 W% |2 Q4 `; S6 h
3 H# g3 ?: N8 V; Z" @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
; N, J/ V) p4 G) F# R
: x V# Z7 s. d( Q' I4 d" x7 W9 q4 q
4 @3 P( `; m9 o3 [3 W9 h
即. M/ h5 I; @9 }' O
3 ]7 o, j: ^6 M% X$ M6 J6 k& L; |+ N( q* F& g: D, Y
7 n4 l: ~( J+ _) K
' n: W% \+ k) ^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。
" L; w! k ^& L* Q! I( k/ @- M3 { F7 v# Q& u: w& _
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); v( f' v+ B" U0 ]% V1 V
" d1 |- h3 p9 Y+ C* b. A4 m
- i6 @0 |8 r( g6 B# ?4 c
9 w5 g5 Q' G) |& U; o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。
2 m3 w' l, C& I
9 F. B) d! Z$ U6 q% l1 k % s- k$ C2 e( a5 w: |7 }2 ^, Y- {* u
1 b/ s, Y5 x5 c- T' b+ k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0 E, X2 G) \" J' B( K
5 x) ~: `! L( D: O8 q( _+ h
5 r7 A) P" X; }1 t" y9 ]( G
$ e! W8 N4 h. K5 h" ~6 e解静力学平衡问题的一般方法和步骤:
. }) m: W/ K$ N' @9 o4 X# D1 R8 e6 I
1.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;1 w+ O! @0 H, C6 c; m6 L I+ n4 v' ?
$ t; ?& z) O- | [% z2.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。* Q" V5 z. C" x0 |+ d
2 z& U8 C+ A4 L9 \* P* w" l
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。 y7 q- Q7 o6 v
8 K7 r, k+ D7 \2 n7 w6 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。: c+ n+ w+ P* |" p( l
! E4 e/ h" }* v! {! O5 B. U
2.2 力矩与平面力偶系
" A+ V6 a- R1 o: L; L9 v5 |3 _8 Z0 i' N; `$ B: p4 L0 @4 r9 x1 }9 t
2.2.1 力对点之矩?(简称为力矩)# M/ q+ S% o; a' `- q
, N! n! W2 u4 b: @9 \- M
1.力对点之矩的概念 1 J+ U: I) p# o* I0 ^' H0 s7 c
4 P7 b: d3 z- L. \: E" }
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。
* e% N. z# L0 r1 o
- F. o/ U+ F- u
1 G- C4 r4 u3 y- b" N8 X& R
W5 m6 ]5 Y0 n' ?+ F力对点之矩用Mo(F)来表示,即 Mo(F) = ± Fd
7 g! p6 f% L6 s' Z4 v( H. _$ O1 Y0 P6 x2 j* o+ `) O( [
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。
( O3 Q5 z8 g, n* J, N
0 T" M6 e! w% E# j
" G8 x8 o: f; E* b4 u- c$ Q" n3 l J& i
Mo( F ) = ± 2△OAB
0 `! Q, `' H; u/ K- a# x1 g: l7 x* Z: `) ~% B! c
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。
" W/ X$ e- [ a3 C' h" h% Y" ^8 p( c+ C' I$ M! a- r8 W. i, i
矩心不同,力矩不同。 # d" C# K( w. r) n9 F4 a: v
; V, `4 j L& \8 Y# N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。 ( u3 D0 \% Y% t( y, s( O
! `* D; q, G# t" |( Q* s7 i力矩的单位是Nmm。
$ [. ?) I) t% x! n% ?6 g3 F- I7 h5 w# h5 O8 a: r9 T. |& u/ i
由力矩的定义可知:
( h, U& H: M( ]* ?8 ~% _2 j9 B8 |
(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。: y4 q# A( ^9 ?8 W$ W' C9 n/ ]
/ e& f" X f! [# U. c3 [2 F(2)若F=0,则Mo(F) = 0;若Mo(F) = 0,F≠0,则d=0,即力F通过O点。
, V; R% G( c) M J+ ]. n; a. H
4 d* r* J5 M' ~2 M2 O- Z力矩等于零的条件是:力等于零或力的作用线通过矩心。
! k4 r- e7 i- d O& @6 } f( }' S, Y0 a H4 ?$ \3 Z
2.合力矩定理/ P. `! P- x* i& _+ |
4 n( P# P6 I- Y9 _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。4 }" K% \# S) C* {% y3 E% @8 E" {
0 l2 i( J5 U: Z* ]
" B/ Z. M |# ^$ Q+ y) L1 p9 O2 j
8 k2 Y; h+ ~1 o0 I5 j
计算力系中各力对平面内任一点O的矩,令OA=l,则
$ H6 H3 U+ L4 H* v, E% d* y' @
# a5 \( q7 U8 z( B7 c- ]5 uMo(F1)=-F1d1=-F1lsina1=F1yl+ |1 B5 M$ G( J$ I1 I8 ^
- D6 n: M4 _( F# |! P. ^0 iMo(F2)=F2yl/ X7 `% p8 F" q, J- E3 H" |: K8 Q
5 v6 R$ {! c0 _% t( {# mMo(Fn)=Fnyl5 @' ]- U$ \& J! L! b9 ~
/ h* @- u+ L( w# e _7 ~6 U2 ]由上图可以看出,合力F对O点的矩为; L9 t. V( p4 ^+ R0 Q# s
3 A1 X! d" O7 K) T! C- R* BMo(F)=Fd=Flsina=Fyl
$ j5 T/ x+ K3 h+ |8 |9 o) H7 T8 [! M; U T- }; H) f/ c
据合力投影定理,有/ O: |6 _- T% `0 P
; Q; N3 x- l, n$ s7 I( v% J: a
Fy=F1y+F2y+---+Fny$ a5 Z5 `% C% f8 g
5 _. D p. L3 EFyl=F1yl+F2yl+---+Fnyl2 C5 d! S9 {' A0 f
) h/ M2 a ]+ m }/ H: T2 I4 V# ]即 4 D2 ` g& i m7 Q5 B* T5 f
# Y" i& R& J6 ?, E- [
Mo(F)=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn)
! K5 m I: N% ]/ D7 k5 ?+ a2 R! ~: |, {3 U2 l5 y' x' N
3 Z! }5 \2 @8 n; c- ~; x( n! M7 [5 O4 G+ n
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。, s. |2 {" i0 c+ x4 k7 L' h
4 k* I* u- _3 S2 W" n3.力对点之矩的求法(力矩的求法)
6 s5 c* `; D4 c: M- M: j+ r* x* d6 _( r
(1)用力矩的定义式,即用力和力臂的乘积求力矩。 % Q+ l7 d j1 Q/ ^4 V
9 X4 q$ z. W0 @) Z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。?# p2 _* ]- F# S, W1 t$ o( W
& s/ ?; K% e9 h1 S7 }9 C* P
(2)运用合力矩定理求力矩。力分解- u0 Q3 a5 ]4 P) J- F2 P
2 d$ y$ A6 X/ |& S# D% r H! @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。
3 c8 x2 ?( F4 x7 w) V! n. X2 ~4 h$ `, N
1 V0 E9 k! X4 y
/ {/ M- L$ t+ L3 R! P) i7 u$ D8 H解 (1)利用力矩的定义进行求解
. W, D4 A2 X1 x1 D8 w* n7 {9 ]: Q+ P1 O
% D" ?3 _6 z/ d( s/ K& i7 V
! M& s+ W1 f5 v% Z0 i1 o6 m
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
+ v. X# K: y3 u& f# i. l* x. N+ @# u0 P. ?( r) E
; V, T+ n% C' r$ d1 x: v. S, O- M$ A" r% K4 X
(2)利用合力矩定理求解
4 B; V$ R3 r4 w* o, A! o
6 J6 G& U, K' \1 ^2 \2 ^) a+ @将力F分解成一对正交的分力9 q; A3 u! } L6 j$ z
1 ^+ e/ P- A" l; {' k! Z
7 d! \% D$ A$ j9 L5 o$ ~# `# m2 W0 b8 d, f1 z3 ~3 W: J
力F的力矩就是这两个分力对点O的力矩的代数。即. e* B# D: M5 q1 j' X
6 E. e* T- i) N) g O' s. b
Mo(F)=Mo(Fcx)+Mo(Fcy)=Fhcosa-Flsina=-F(lsina-hcosa)
g& i& Q0 ]4 z& {% M1 t1 Z
6 [& B+ ^+ Z' F! F2.2.2力偶及其性质
. D* R! Y7 q" ~/ k- o
}) q& O( O' X, R1.力偶的定义
* L9 R6 L0 q$ o0 G
F n" q0 H4 L! L( S% V J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。' E$ i: X3 y7 i+ G6 _% D
' {# ^+ q7 A+ q ! p! X( @. @6 Z0 k0 A1 X
: S; y/ W; s! J5 C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')
0 u( j+ s- K2 Y& C- n7 }( E4 _8 }; a' i# M
力偶作用面——两个力所在的平面
7 }( W) C X7 D! g+ z5 c3 w f3 {# ]0 L/ \
力偶臂——两个力作用线之间的垂直距离d
) H. X% L0 Y! g2 j
$ |% V" j+ Y, ?/ y8 T/ o8 i0 p2 n& t力偶的转向——力偶使物体转动的方向
2 J( [- c9 c1 e7 w8 d! t( V9 A( x0 h- p& J; M! S
力偶只能使物体转动或改变转动状态。怎样度量?5 Q* c0 Z- P$ J7 P+ _8 M$ {3 u/ f5 i
* I, L- ?, R7 H1 B! i) [/ W力使物体转动的效应,用力对点的矩度量。* x% L. a4 L! ?' e& ?
3 G" p+ }: T. \9 `, f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
1 |$ e, }% @6 ^/ N Z0 ^, z5 s( }& G5 i/ `& \" x' i# x
3 d! S% z" K; Y$ D7 U
3 i! ^ z+ h; V% y1 w* d- ~/ x5 ]" N8 J
Mo(F)+Mo(F')=F(x+d)-F'x=Fd 7 D1 O5 B3 F2 d
1 M* l* U: }; ^' L6 m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)
3 \" o) T! P) L9 V
, g: c* w- ~" j2 g+ F1 d: t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, P4 u3 w$ E: `6 K" ]4 O& q O3 k
; T+ Q5 E. A* Z, H# Q8 [
M(F,F')=±Fd 规定:力偶逆时针转向时,力偶矩为正,反之为负。# Z9 g" v* C) o) y3 V1 [ D1 J
7 Z; X4 [" L4 q9 q力偶矩的单位是Nmm。 力偶同力矩一样,是一代数量。
% K4 G w* ^1 t( l
4 n# k" W( i" s% A% E) j( o: I# ]Mo(F) = ± Fd 2 v: b$ @" G' I" W
- W$ y5 m1 O+ Z) M
力偶的三要素——大小、转向和作用平面: c# r% q1 `6 e* w7 g8 {+ ^* K* `
% B2 y+ N! g/ X! Z- m1 V
2.力偶的性质
- @+ o8 I/ V2 z8 Q
& S% ~9 g; P; d/ E2 z7 W; _/ K* y(1)力偶无合力。
1 A0 T, M2 z, r# k# o& R i4 {( `5 J, p; o% S3 x! t" y4 T
力偶不能用一个力来等效,也不能用一个力来平衡。7 Q. X2 U, c h- u
. g: C- p; ^. p l& I2 d4 I
可以将力和力偶看成组成力系的两个基本物理量。 ' Q2 p5 r+ E9 w% i# M: A2 {+ t
C$ u- v6 I. c" q/ e: I4 U(2)力偶对其作用平面内任一点的力矩,恒等于其力偶矩。
4 v1 P- ?$ N' f+ Z K7 K' X, ]2 u( V
(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。
% s9 a4 j' w0 z. Q8 V; D# Q- j- Z7 p0 x* S8 r+ c* E, W
力偶的等效条件:
3 p' Z3 Z9 k9 f) |6 ?& I Y% t* T$ h+ ]. `$ ?7 i
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。9 Z2 Z# p5 J( a
4 y( _& q+ U5 { E5 _1 H2)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。( N7 `! q0 Z. C! h6 F% e
2 T, k7 [# W2 ]$ R/ V/ i$ E
2.2.3平面力偶系的合成与平衡5 H6 H. g6 \# v' A5 S) T9 a# i
9 R; I: `+ J G( c7 I3 x平面力偶系——作用在刚体上同一平面内的多个力偶。# ]) ~# J( d4 M; t! C' O* f
. e& P+ c" q$ ^2 G6 X0 c1.平面力偶系的合成
' x4 h/ I5 @; t( M0 |+ n
2 F+ K6 \" V0 Q* Q& n% [9 M+ b7 X例 两个力偶的合成
1 w8 R) Q- L4 M* F, `
! ~2 W8 L2 { y3 Q, A" w( N. K
# C6 F% B' \% @$ ]% ^/ HM=M1+M2+---+Mn) I6 H' [" p O2 B5 y" P [
+ P6 H( r- f1 B2 i# o- R& F
% B0 [2 E1 f0 O, r4 F$ Z5 D
————力偶矩等于各分力偶矩的代数和0 I+ g+ E8 |# s" x9 f6 i
+ \5 N9 W7 z/ z4 I( Y. w- b
2.平面力偶系的平衡& n; v& z8 e7 |0 a3 \% y& u. t
: k" E# ]; x: L' ^. e+ ^+ J
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,
- o0 b8 H' S' ~( m# y; G0 u
- k4 z* `5 j6 \1 u0 S& I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。$ {& g! \7 w# c: r6 H' `
; @0 L0 p* ~% A* w3 |* B
6 q0 k- e% Z' y, W8 \' W! t+ e S$ F) i( i7 m3 |
解 (1)以梁为研究对象,进行受力分析并画出受力图
6 Y( P+ Q, t! j: [3 g9 M4 I0 N) K0 T4 _. G3 ]; z
FA必须与FB大小相等、方向相反、作用线平行。
( v+ Y- ~: n8 b$ Y# M/ V3 z+ X) i+ k- [. P! a3 C
(2)列平衡方程
% B1 ^( l! W8 u8 N3 s. R4 v0 x- ]7 k% y# m4 G1 O
7 P- E3 m$ {' i, q7 s& Q
' O4 ?$ I* D; E, g( z2.3 平面一般力系0 X3 W! F( |9 L4 c* u9 j
. x1 ?8 k: _: p! Y& r2 E0 s6 u9 g
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。
4 Y3 v) | e+ o x/ _2 T! |( W+ w* l/ j: \& w. K8 {1 U/ B
/ S$ O* o% R) U1 h* f0 |' h. f/ ?
上图起重机横梁AB受平面一般力系的作用
& l ]- {6 m: g4 b
* K7 ?0 G5 W, S/ p5 c/ H9 k0 K- t2.3.1平面一般力系的简化) H; X" g3 y2 I! g
- ~3 m& ~6 r6 y$ S. H1.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。7 x" W6 N! E( F& f9 F" A
. q G9 B }, d1 j; o1 ]& I问题:如果将力平移到刚体内另一位置?
# U U, L, v% b: A# T! R
7 Y2 q* X' G$ o# k& 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,
$ j- k" Y# S, V( u8 W+ S" W( g# V: m1 i+ m- Q
8 }, e5 ~' _9 S9 m0 _* l- |/ q# u" P( ~) u( }9 J7 \
附加力偶,其力偶矩为
% k' c6 P" r# D) n* `: P
. m; J' G/ E" aM(F,F'')=±Fd=Mo(F)
* A& z6 x" s8 y. X% w9 M
6 ]/ s6 D# U+ \4 T! v上式表示,附加力偶矩等于原力F对平移点的力矩。
`, E; b6 m& N+ W) ^6 w9 l- y- \3 P5 A: m& |
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。
2 }6 S9 _- C. m/ f6 M8 \& K
S2 p' `6 |% X, Q, x0 w: I: H/ \- Z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。8 A% P+ \8 h- l8 o5 z2 b$ l9 V
* v& U5 I$ h, ?
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。
7 d# y% w, Y6 X4 X6 K1 j
% ~0 {, p& r* a* j5 k, E' B$ w$ \: U g
2.平面一般力系向平面内任意一点的简化* f) }! Q, x( r* I4 K
5 A6 y+ E, L- P$ J" M! N
/ P, s' h/ U5 K: S; o( A, Q
) W1 _5 F* V; {
, r% S6 o6 y; d" @# {9 B
α——主矢与x轴的夹角
8 [0 _# u8 G( `( k& j0 T( j, E9 o* Q+ a1 i
Mo——平面一般力系的主矩
6 D. V5 M9 t; R: ^6 l4 P* B4 d& Y. X3 O* l5 F
主矩=各附加力偶矩的代数和。$ J$ y: d; ` E0 q
! y; r0 c& g# P) u' J8 @& L; Z% d
(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。)
; P S9 A3 p+ F, F5 l& a, \0 U9 _% J+ H- v
Mo=M1+M2+---+Mn=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn), N& m7 l& |8 `# w# ?0 @/ J
% [2 r7 F3 d' x1 a5 V" N
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,
0 C5 E5 S @0 b U8 [" i. [. f' \/ ]0 u8 Y* e
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。
9 T5 ^$ A2 q: t4 @ U0 Q2 c; M. M6 p/ d( ~2 U
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。 ( z( h! j K: P) }0 M3 X
; k4 X. |) t+ H+ v7 o* l3. 简化结果分析) m" n- Z; \: P% p9 n/ j
& C* V4 ~- f0 y; Z- Q: ?
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:
1 g- E, N: m5 i3 l2 P- x5 q* ]
. l, b$ R0 Z8 E% _) E; J* lF'R =0, M o ≠0 1 l0 N" T7 ~) E( h; |0 a
9 V# r3 d3 n( i) Q1 B
F'R≠0, M o =0 " j" Z! V E' v
" s4 _$ Z; F" G8 g
F'R ≠0, M o ≠0
1 a5 z0 |. ?! U! q" F! X+ A" d2 G; ?- K5 L# D( x
F'R=0, M o =0(力系平衡) 2 Q. {. _4 U% O4 y# h( S
& e/ r% Y, a" n& \0 N5 P' c3 A
2.3.2 平面一般力系的平衡1 Z/ a: {5 F$ U5 l
( @ j) g4 j, P1 E7 A# ?1.平面一般力系的平衡条件 2 y2 R$ H, V: U, F+ l. [8 b5 F
) O' d5 S3 x2 m" M# v平面一般力系平衡的必要与充分条件为:
, ~: _' j5 S, Z$ I! |9 @4 L% t/ {5 W) g/ N. Q) j! P
' ~2 }4 }: l/ _, |; k3 S ~- V2 m# J: P6 C. j% `
{ {$ G9 }4 ~& H6 p+ U( y7 K& [' ~3 H
2.平面平行力系的平衡条件 3 q7 u- |" \/ d- A: n6 P; u$ }
/ ^: _2 A& O0 ]: {0 f( P' |平面平行力系的平衡方程为 / h9 u4 l# g' X8 B; {4 l
; Y d! C; Q3 g. t 4 ?; C; M) N( [: m+ n
0 N% z; E- B$ `& ]2 c" [
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。
) L$ [( Y$ o; a1 w3 g
& G! l- ~1 \, i2 r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。 : E0 l8 r2 e2 n4 [6 E+ A6 h; @
" D3 W! X' _4 \+ M
; r+ e. W: ~0 i4 Q' T
( ~- [5 s) v+ B# Z5 ?解:取起重机为研究对象。
9 x" J% [% G2 H$ {: T$ e1 C `" o# M) X% Z' ~' }6 l
是一平面平行力系
4 q8 `; [2 R( i' J z" \
) f! F7 F# p: G3.物体系统的平衡条件
" a1 x& b; I! H/ T, P
! ?' R$ x! m7 f( c物系——由多个构件通过一定的约束组成的系统。 0 |5 \4 U: t2 h% }1 J$ @. c
; n7 ]) B' Q7 @- I3 }) O$ \" x
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 8 }1 O) u i7 v2 N K
* O# E7 t" U Z! T) K; F物系外力——系统外部物体对系统的作用力 & N$ H8 r+ v2 ~" ?' `6 G) I# K
# ~# N* e: ~% \5 ]' P
物系内力——系统内部各构件之间的相互作用力
4 V; q4 ^0 M- J! m) k( y' w% j
$ I" b& Y2 b2 w; Q& o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。 |