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4 m9 ~; |- c3 i0 q+ Y- ?& R4 J" P
1 o5 a( y6 \2 ]% l' d请看下面 力学教材: A2 L1 l# W8 P7 o; o& `
. Y. E) X5 P3 ~) L. |) C6 ]2.1 平面汇交力系1 r) ~( Q y0 L* y: }; u, ]2 d / _3 k# q% _4 W$ u+ K% q* ` 平面汇交力系的工程实例:5 {$ [* j7 s4 `- ?* A" f$ t
, B6 o5 X0 y1 L, {0 _% J2 r4 P/ X : c- p6 k( x# \6 |# q! F 2.1.1 力的分解9 E: l' z7 E, ?! P$ z
2 a" W/ L5 f* @: A6 I% `) L# A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;/ v4 ]* y6 v) @7 { J' p; d
( L/ g u& d' A* C% q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。 & C V: z& r K8 ~. W% D9 x7 V- T0 J' p/ }: B$ T5 G 2.1.2 力在坐标轴上的投影" ?! y) y2 Q2 Z' f: i
: }' r% E1 ^ g. {7 @% |3 c4 J# {2 t, [0 S( J) F' \
9 N/ e( m J7 i ?6 y6 c : y* b |" e3 \% y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。4 y2 S. y+ H% J. d2 y( ^ - s' A3 r; R" q- _( a4 ~# G . Y9 n0 v$ _9 y. d- ^# w
! y1 m. h( r# G2.1.3合力投影定理7 e4 R/ B& n% \$ S+ L! z* P: N7 r3 Z
1 r2 `8 [1 k! A, u8 r! K ) \+ I+ a5 @5 J6 S 0 F ^7 c' ] U9 i* |% W6 A$ W# C, qc' w. E/ T2 \/ {9 z$ d" y* q. S $ k$ r+ R7 q3 [& {' \0 y! G 0 i9 g5 A% n3 r. H
$ ^3 z0 z; p# l1 k4 I5 t" z ' Q" P* `5 F7 \ Z6 r ! B0 }( Q, u2 @! w$ Q1 D7 ?1 k/ U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。) a" j0 g* O5 i0 g) h9 K9 o7 w7 u% K
' W1 a+ ^3 z$ E8 ~2.1.4 平面汇交力系的平衡条件 4 u- s8 U) N; C' b+ S ?4 s5 s6 n+ y; e 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 : q/ g2 a9 c2 `5 O4 V: N ! @: N/ _* ?) E 4 @+ m5 O, M3 h$ r2 n* ^$ }2 M. X; { 即) f9 j/ ?6 l5 E2 N4 E% f. e
. c) j- O7 f& O Q& d U 8 P* `( L6 P# q2 W6 q$ K' O 3 e* C# g/ a3 U, N9 }+ g; h, I/ L7 R& G8 r0 Q; n! Z 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。 . y8 R' C4 R( a; T: o0 l 9 r' }) f4 R# i7 L5 v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) 5 c, K9 W, V/ J, G+ L2 z( W9 w7 u8 s; @ ) i& } J0 R, B / C4 b/ p+ U- x9 K8 ` 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。 ' \, A4 x1 c' I$ W% ~- _2 F% H + b' K3 C B, m 7 c& F: R1 m U( P& V8 y4 gi! _- Z6 j+ N0 t: I 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9 T: O* _" X! P B: d. S) Y& g/ p 2 Y( O4 P" p7 U7 J4 U - l6 h) r0 X t ) ~0 N) _! |+ _& s3 Z' \; \ 解静力学平衡问题的一般方法和步骤:; k' X) X5 |8 M9 B# T 6 e$ A* Y8 a9 K. N/ x 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; ) \* R+ c7 H+ B" p' j1 ~: w$ o/ y, [2 l% y 2.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。- Y9 Y: W$ p/ p8 I5 Y7 e' t) r
. l$ ]4 f3 o, }6 L0 t3.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。5 s$ Q1 ? n5 H, `2 \
3 K0 @' d' X5 s* t0 [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。 7 h' H6 f2 B6 D+ {1 @. b' s1 }, `/ K/ h& N1 f* e, O 2.2 力矩与平面力偶系8 }, A9 ]5 Z2 J6 ]: N
_( p/ M" U" o4 x6 r4 c7 I6 {2.2.1 力对点之矩?(简称为力矩)" G3 B5 K1 J: q ' F" j6 q' y5 P' b$ i 1.力对点之矩的概念6 V @# w/ R1 \+ b9 ? . }3 Q9 M Z% w( y9 |- x: A* \ 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 v" e$ m7 y) q( y+ d4 i8 P! g3 | ) c+ O" O2 m+ b, P+ A- r6 n+ S/ P8 t! D, A4 ~( Y$ M8 f
4 x2 Z! r7 P0 `- _力对点之矩用Mo(F)来表示,即 Mo(F) = ± Fd & H- o) I) E5 Z5 `7 \ 3 L) t# a* z7 c7 ?9 |; q, a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。 ; \9 W$ J5 U9 Y( ?7 |$ [$ G# F6 V* H n! B
( O6 Q+ Q* \. R- k! p+ W: S& C- E" `+ B% r: Z9 l! X Mo( F ) = ± 2△OAB 5 L, ?. V v5 \' P8 N! b1 s. o9 J 1 Y3 ?: k# L) }5 ~7 p1 k, W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。 7 m/ o+ S3 f$ w' R0 v) w( _* F- N" p* U 矩心不同,力矩不同。 ! e, O2 a' c; u6 e$ p7 z; m6 I6 W' x" i, ]- H- F. e 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。: ^( a7 I" q5 Y% H \
h$ U+ x' Y; j. T- V7 \( [力矩的单位是Nmm。 : s7 ]5 X: `+ b$ l5 J$ A$ w+ [/ G8 z, n+ `0 y' K 由力矩的定义可知:0 K) w8 Z) c- t1 O- R/ @
* K' C0 k: |; |5 Q6 n4 R(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。 7 t& H' |$ H, D3 q3 [9 E0 j: t- F2 |! v9 c (2)若F=0,则Mo(F) = 0;若Mo(F) = 0,F≠0,则d=0,即力F通过O点。 2 L: Q, X" r+ j5 `: l$ j% E# R m. Q5 f, r0 L" _$ [7 [3 ^$ M 力矩等于零的条件是:力等于零或力的作用线通过矩心。 + h ~4 Q. f* r3 C S$ [: |4 F2 V& K' j O 2.合力矩定理 . H. e( p5 H) ~7 ]* }5 d8 o! k: _& h 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。2 q+ w2 {) U; d: x, ?
* {* k; H/ M* m2 ]: q: J. A5 f) t0 T0 z# v
" j# O3 |2 _2 g计算力系中各力对平面内任一点O的矩,令OA=l,则5 y8 ~/ I9 ]) ~4 C% N1 L - t1 \+ ]6 {! ?7 L Mo(F1)=-F1d1=-F1lsina1=F1yl$ ?4 ]+ Y$ Y; \2 u. i$ K
& m4 G% T+ T! V1 E0 A* j' _. G7 a( hMo(F2)=F2yl5 ^, f E0 J& I6 `# m; f$ {- q- Z
, ^6 m3 h' K4 f, fMo(Fn)=Fnyl* q. F& v5 m4 b* Y+ A * N1 `% J( a0 w d$ I5 ^3 ^/ q j8 e/ X 由上图可以看出,合力F对O点的矩为2 p8 f, E Y1 Y% q8 t4 [* A" u 5 u4 u2 B( _- K3 o. \5 W- @ Mo(F)=Fd=Flsina=Fyl 5 e4 u. w9 Y7 B* m. u4 x1 K8 ^" B4 \+ j7 Y2 N 据合力投影定理,有 7 N0 |& G. P i) w$ B+ i, |& u+ [ p/ \6 y4 w; W. u; { Fy=F1y+F2y+---+Fny 0 `: S' X( y4 h# i$ t- m* z$ K/ W T% K. @' y0 ]. X, ~( c. V Fyl=F1yl+F2yl+---+Fnyl8 y) @- X, `- b, Y" D1 g, C" v( k * F$ ~2 y5 I @% x/ O+ O( V9 J 即, N% x: h. r- Q" C2 z% }" x/ g- V
* L/ z, b* l7 `! JMo(F)=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn) " x" W5 w9 K: r 0 p2 [# e9 H6 N( p$ d2 O& Y , P: @- L3 o7 k& ~" R7 x5 z: l E) _' u. ~* D W8 J( f 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 U: S( v! a7 F; c' c B7 b + R" A0 D4 a( |8 E* a9 A, K3.力对点之矩的求法(力矩的求法)/ N5 ?/ M' z; }7 a2 k . u, K& |( |1 k1 s (1)用力矩的定义式,即用力和力臂的乘积求力矩。 9 N$ O& m+ x; U # ~. H8 |: z# h9 c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。? . Z! Q9 L! ]2 X . g9 \6 k# @* P1 Y% ]1 \ [(2)运用合力矩定理求力矩。力分解1 ^+ q) T. ^9 R% V# I, @3 \ 1 }0 Z- h9 N! 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。 0 }) j& g% K: O4 M. G0 A7 I; C* }: K ) d% z7 q4 ^+ E2 v; N4 g, S G
: ]) A& W# C, R! t9 q" T9 `& q" V解 (1)利用力矩的定义进行求解 ( [ G H- c$ P7 B5 f 2 U+ ]0 X4 ], j% u9 S) i- {) m. c. x7 C5 T: t! a/ q1 m
: p4 B8 \0 e' ^6 u3 P/ D/ i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# Z# J1 J* J5 x0 R) } 8 X1 B0 T! r( @7 ~4 d
& {5 I' q# F0 P 6 N) c4 A( S+ ^ u; b" [(2)利用合力矩定理求解 4 {% k, c8 K1 Q$ V2 ] T 8 v: S ~" f# O; W0 D将力F分解成一对正交的分力 4 {1 U- n7 M. T% j / z4 T$ j F, z0 v( G6 y f4 V# s* T. X7 i' o 2 ?% {( ^0 z, k) ~+ F 力F的力矩就是这两个分力对点O的力矩的代数。即' x- r! [/ W; X q9 E9 V5 O6 h# D9 ~0 h7 @ Mo(F)=Mo(Fcx)+Mo(Fcy)=Fhcosa-Flsina=-F(lsina-hcosa)$ c# S/ w4 ^5 P' D% g- H2 H 4 ` @6 `% M) ~6 x 2.2.2力偶及其性质% U/ u3 K% |2 R. A# @3 \3 K" Z" b . e, C9 ~* z* t" _ 1.力偶的定义 , P) z! U- ]7 X' o1 `3 |3 ]/ s5 v: n: o 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。 2 l4 _2 [4 e1 Y; \5 `+ e$ G8 T; g8 ]
) U8 S% C( s5 b2 p ! f9 V* q$ H2 P) e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') 5 r6 n0 s& E9 U% U- S' `# U; i9 G/ x- a' O( Q; H$ ` 力偶作用面——两个力所在的平面! e5 b6 e& n! q9 k1 V( T4 k ?2 C# K4 C. n 力偶臂——两个力作用线之间的垂直距离d; y* x H1 ^+ Q0 l4 P2 m$ l , U$ u9 m7 G- b$ f8 D& B% ^4 S- O( s 力偶的转向——力偶使物体转动的方向 5 D I, B$ {0 Z5 o3 a0 K 8 C4 O( f/ ]# |( R: o力偶只能使物体转动或改变转动状态。怎样度量?0 V' |4 W! t) ^: y
) z- t* V2 i- J0 C: y3 R7 \* R力使物体转动的效应,用力对点的矩度量。 6 X: ~. M! i+ ^! Y) i, c9 X6 a) E# [* Z 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 W) C- }! N, q ) N! n/ J3 q s& l# w2 I" x9 ^0 W6 w0 |
. F3 _2 H+ ?, B kMo(F)+Mo(F')=F(x+d)-F'x=Fd @; {2 H L3 ]; F0 r% |) Q% h! ~' _: C. Z( u5 Q 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)) G& Q( _3 l) L6 j& r% l: I4 ^
S X0 B2 X% z4 o4 ]! |力偶矩——力偶中力的大小和力偶臂的乘积,记作M(F,F')或M * ]' a1 i; L- Z/ ?4 W# X* R9 d, C# B @6 q ) R' g ^! @8 @0 }8 H, ^/ nM(F,F')=±Fd 规定:力偶逆时针转向时,力偶矩为正,反之为负。- `- n, i- b* c$ b7 k* [
4 c* N: F. U, W9 D力偶矩的单位是Nmm。 力偶同力矩一样,是一代数量。8 J" j! @; \. b+ ^. f0 s % p W! m- U9 F+ _& a" i Mo(F) = ± Fd 8 z4 }' K* L% w0 P% K+ O* [ ) K9 g+ j. ~, T1 ^& X力偶的三要素——大小、转向和作用平面f E& Q0 L. n' K% l3 a$ Z / S& B4 G8 v% X8 L5 K2 m 2.力偶的性质 ) T* _& c6 P) ]+ R; V; u, \* P7 u (1)力偶无合力。7 P3 ]/ j4 W' ?0 P+ v
( o6 y& l& j. @' Q. C/ r力偶不能用一个力来等效,也不能用一个力来平衡。 , s; x; \+ `! A7 U 4 s7 v z e$ ?% Q可以将力和力偶看成组成力系的两个基本物理量。0 X8 B% x: n( j5 N7 n- N
1 z) N2 Z' E3 k6 w* @2 `2 z(2)力偶对其作用平面内任一点的力矩,恒等于其力偶矩。4 V6 n2 w& ?4 ?% g. S: s
% @, f$ `" [. o: z7 @(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。0 Z& \0 h$ @3 P9 q( v. m- N
) m0 v d- {1 E# ^2 |力偶的等效条件: 2 m1 M( r" Y9 {3 e v) N/ n4 w ; v2 V3 T! @- A; [" R3 f2 g+ I) D# E1)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。 , _, @8 ]! ?1 v0 H5 X/ ~! p4 \( s# D( q 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。 / _ E9 T1 d5 E$ b1 c 9 l4 |, {% h) ]2 r [2 z4 n* F) ~2.2.3平面力偶系的合成与平衡 2 S& \4 W0 r. ^9 B8 h& X- x, s j- V$ N0 S/ u0 Z4 p0 J 平面力偶系——作用在刚体上同一平面内的多个力偶。; ]9 r8 X5 Y9 P" M
. ^, B. x; w3 m/ r: i4 u1.平面力偶系的合成 7 x) N; |' K( i% `* v5 Z# d4 n' B6 V4 J9 H6 }2 |3 Q 例 两个力偶的合成 ) R w1 i6 ?- O7 M3 k " l& t L- [" P. m5 U" \" w5 m( t! K( @ M=M1+M2+---+Mn, W- D+ k {/ e5 r" k l e
% @, p! i B; \" B# N3 m+ E 8 R( b4 G7 T; K' v; {————力偶矩等于各分力偶矩的代数和/ i' ^ D3 g7 R
; m! B8 G$ C) Z1 L: b/ D# ^, w5 A( }2.平面力偶系的平衡 ! ?- T& _: C8 F" T* @1 K6 `: l+ |1 ~( O" B+ f0 h; J1 X. X 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零,6 X/ z" h! x: X* V2 M' a- c
+ g! p& Z z5 U& C, d+ c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。5 C. N; z: `! m2 N0 n6 Y
/ W0 P( }& v/ d/ F! d6 c5 ]0 P$ t + S9 ?0 Z0 U6 @* M/ f! c: e$ X/ H1 d g, M2 s" o. t: e 解 (1)以梁为研究对象,进行受力分析并画出受力图 . d2 d2 O# a: a' N. ]0 Z) I: Z" |1 y/ w) L+ ]) D+ V FA必须与FB大小相等、方向相反、作用线平行。 1 P5 y d. t) S+ c ) b4 g* t3 z/ q- ^ [: l* `(2)列平衡方程 / _3 g( d4 ^. \ G% v7 t; l; X$ N+ k+ M
' ~: p' ^" r$ Q, M* p ( @* V- G# v# J/ Y& f, R, X& U2.3 平面一般力系' T7 O' Y3 J7 n- o: P
$ D, A. {/ O! z6 O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。 9 ` ]6 P8 p7 D! ?4 k- e- s0 s2 b1 N* w
/ _, x, }- N. b% J ! i) k; p' X% q, g7 M) k8 ?; Z4 l上图起重机横梁AB受平面一般力系的作用, L- }* g! P4 V( v
+ J1 B. n8 b- x7 y. h/ c4 n" v' E( V |2.3.1平面一般力系的简化 : n* N3 |" x0 ^) H' H' H! _" y& e: ?2 m- b( n0 d: K. _4 i/ D+ s- i 1.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。! O9 ?) y& d( X8 Z" z0 E& n9 ?* l $ { L2 s; q- z1 y 问题:如果将力平移到刚体内另一位置?2 k* q3 p! v$ K6 A3 S( J5 W. f& V
5 b& k5 O; x' N将作用在刚体上A点的力F平移动到刚体内任意一点O,1 ?3 G6 f0 I1 `5 [) ~
' l3 D( g6 `/ c% |! p e% K . m5 M1 i- M) k3 S' o2 j f& O7 s5 o/ _ 附加力偶,其力偶矩为 # X+ B4 J) _. h& M8 d2 l+ A8 N; O' f; V; f& A- v M(F,F'')=±Fd=Mo(F) % _2 a; r6 W/ [- r: B7 D " N9 E& ?, S7 k% Q1 I2 f d上式表示,附加力偶矩等于原力F对平移点的力矩。; C, u' d" P. ]0 u6 G% U9 l
) v. e2 z$ `7 d3 V( _' q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。 * P! p7 c2 g$ _- B 1 w7 x* B- G o+ P$ Z8 Z, T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。' i4 v/ e5 o) z7 B7 I
) G. h* I1 l' A! V2 v- s% t* j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。+ S, b! [5 I% o9 Y
$ b# a7 Q/ z8 A' T Z: {1 t/ o6 o7 @2.平面一般力系向平面内任意一点的简化4 O% |; Q# F- P
' Z- h6 o8 L# `( F, y3 [4 R M' l& n- D {. |( O4 J/ J" ^ 3 `/ Z/ |8 s! L% i) E. X, pZ& n. l$ b8 K1 G% f α——主矢与x轴的夹角# L e3 X/ i' A' w * K6 I6 J- ^. i: B' b- C7 p% g) I Mo——平面一般力系的主矩# M' h+ K( ^: b$ o7 Q& G
- A7 O- a! C& \' k# D4 y: x4 E主矩=各附加力偶矩的代数和。 # r" u4 n9 B$ d. ^$ L8 k+ A, h/ r6 \/ {) S# y5 Z! Y% ^ (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。) 9 R! [+ \' C+ P6 H+ L3 \2 C" ]+ j% E2 o, Z1 }0 L Mo=M1+M2+---+Mn=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn); T+ O- M k F% L& ]9 i, t
% l2 |7 V$ W% c/ l$ V! d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, " m8 o+ `' P+ S$ o" [& G/ d |. u& ^6 s 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。 3 ]. W: I% X" _" A1 f; a3 X0 j, t/ B* ^6 z5 u3 l# | 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。 # v1 J) K O# E6 G- |2 O3 O: n 6 k4 O+ L1 U* I& |0 N# E% c. Z" E: V3. 简化结果分析9 ^" @" E2 |" W5 m! @
5 ~* x! h# A, l `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:" Z2 V8 S9 v# G/ H, e; J; l ' F1 c# `5 h( O* R6 ?* R! H% X F'R =0, M o ≠08 g1 ^4 D+ Z* x- q; Z: m & K9 |9 r8 w6 x. b F'R≠0, M o =0 5 V, v2 ^: i2 Z% E" ^! j' |, j9 _6 f7 S* ?& t$ `" Q F'R ≠0, M o ≠0/ u0 H8 u! o8 I8 a8 a : ^8 E: u7 E% I$ ^ F'R=0, M o =0(力系平衡) ; s( {/ \; J, j; K. H! G. V * M9 ] d0 j, L6 K$ \2.3.2 平面一般力系的平衡+ T: O; l2 Q u6 _) {( L) K1 r ( q8 l5 Z2 [5 u 1.平面一般力系的平衡条件 x. a6 U1 S0 n: h3 U" o4 O9 u $ u- F4 p/ a+ O: H4 ]+ m平面一般力系平衡的必要与充分条件为: ( ~7 o v4 w! p/ G$ x, T# T) r W$ o* q
, R% W1 e7 C7 b, t# s/ h ! g# i5 J4 I9 {4 h9 g: K' ?$ ^7 o [; ^1 j' S# h 7 W" a1 s$ K- X: ?+ D' r& v 2.平面平行力系的平衡条件& k5 N# X, ]/ p) C8 r* j* u% a 4 _9 s+ I: S8 {% k 平面平行力系的平衡方程为6 U( Y, l5 D u6 O4 s1 R 4 Y' |( o( [4 C [) A
# ^! x6 _- z" T5 b5 g0 K% d2 U7 s6 m7 Z; m/ [ 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。6 R0 N( \, y- a- R7 D! [ * G$ q4 E4 u5 s8 ?1 U s 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。- r4 U$ V) a; m: ^. s# U$ C) X ' y% P6 i) _* Q% I2 E" O- g
: W1 c% C% \# `/ C; [1 W9 A8 J d9 \9 y! U9 Y7 }解:取起重机为研究对象。 + W( z; z! l: i# q* ^% N8 w9 N6 \ i8 U6 v/ ^& m& m: J! R! [ 是一平面平行力系' c8 N5 e" b) J9 o6 A3 A
6 o/ f' k- o3 O+ K6 V3.物体系统的平衡条件 3 x, ]8 B6 j8 ~. `" K# \/ O ^+ ]2 X$ x) A* o: } 物系——由多个构件通过一定的约束组成的系统。 ' E1 g- Q+ j( T/ s+ ^5 y: t0 n ; d* A' ?5 F: P" k( o6 y. P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: K$ {# A1 h9 s8 t D1 a/ Z+ U6 ^
) Z, f# a3 z3 `, m( z* W物系外力——系统外部物体对系统的作用力 / W0 z" ~! A' v; s5 M4 [) V: C4 _5 s4 q& n 物系内力——系统内部各构件之间的相互作用力 4 T% e4 m7 t0 I' G# C2 i& ^9 [9 ^& z ! X+ d( H3 H; |5 h: Q5 @! T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。 |