КРАТКАЯ ТЕОРИЯ
СТАТИКА
В статике рассматривается: а) теория сил, б) равновесие тел под действием различных систем сил.
Все задачи контрольной работы (С1-C2) относятся к теме о равновесии. Это позволяет привести общие для всех задач сведения справочного характера из теории и сформулировать алгоритм решения задач.
Связи и их реакции
Связь – тело, препятствующее перемещению данного объекта (тела, узла) в пространстве. Реакция связи – сила, с которой связь действует на объект. Виды связи и краткое описание представлены в таблице.
Тела в природе бывают свободными и несвободными.
Тела, свобода перемещения которых ничем не ограничена, называются свободными.
Тела, ограничивающие свободу перемещения других тел, называются по отношению к ним связями.
Одним из основных положений механики является принцип освобождаемости от связей, согласно которому несвободное тело можно рассматривать как свободное, если отбросить действующие на него связи и заменить их силами – реакциями связей.
Очень важно правильно расставить реакции связей, иначе написанные уравнения окажутся неверными. Ниже приведены примеры замены связей их реакциями.
Сила, с которой данная связь действует на тело, препятствуя его перемещению, называется силой реакции связи или просто реакцией связи. Значения реакций связей определяются в процессе решения соответствующей задачи механики. Направлена же реакция связи в сторону, противоположную той, куда связь не дает перемещаться телу. Ниже представлены наиболее часто встречающиеся типы связей и направления их реакций.
1.Гладкая плоскость (поверхность или опора) (рисунок). Реакция 
гладкой поверхности или опоры направлена по общей нормали к поверхностям соприкасающихся тел в точке их касания и приложена в этой точке.
Если поверхности не гладкие, надо добавить еще одну силу – силу трения 
, которая направлена перпендикулярно нормальной реакции 
в сторону, противоположную возможному скольжению тела.
|
2. Нить (канат, цепь, ремень, трос). Связь, осуществленная в виде гибкой нерастяжимой нити, не дает телу М удаляться от точки подвеса нити по направлению АМ. Поэтому реакция 
натянутой нити направлена вдоль нее от тела к точке подвеса.
3. Неподвижный цилиндрический шарнир или подшипник (шарнирно-неподвижная опора). Цилиндрическим шарниром называется совокупность неподвижной обоймы (втулки) 1 и помещенного в нее валика (пальца) 2, жестко соединенного с телом 3. В точке С соприкосновения втулки с валиком возникает сила опорной реакции, направленная по нормали к идеально гладким поверхностям. Эта нормаль проходит через геометрический центр А валика. Так как положение точки С соприкосновения валика со втулкой заранее не известно, то невозможно сразу указать направление силы реакции 
, но можно утверждать, что линия действия реакции всегда пройдет через центр А шарнира. На расчетных схемах шарнирно-неподвижная опора условно изображается так, как показано на рисунке. Неизвестную по модулю и направлению реакцию 
при решении задач представляют в виде двух ее взаимноперпендикулярных составляющих 
и 
. После определения их значений находят значение реакции 
и ее направление:
 
|
, 
4. Сферический шарнир. Сферическим шарниром называется устройство, выполненное в виде двух контактирующих сфер, геометрический центр А которых неподвижен. Тело 3, равновесие которого рассматривается, жестко связано с внутренней подвижной сферой 1. При условии, что сферические поверхности гладкие, реакция направлена по нормали к этим поверхностям и проходит через центр А сферы. На расчетных схемах реакцию представляют в виде трех ее взаимно-перпендикулярных составляющих 
, 
и 
, направленных вдоль координатных осей.
5. Подпятник. Подпятник представляет собой соединение цилиндрического шарнира 2 и опорной плоскости 3, на которую опирается вал 1. Реакция подшипника, лежащая в плоскости перпендикулярной оси вала, представляется двумя ее взаимно-перпендикулярными составляющими 
и 
, а реакция опорной плоскости - реакцией , направленной по нормали к этой плоскости.
