樓主需要補補課 上述用平面匯交力系可解 授人與魚不如授人與漁3 ^6 W K1 _& ]. ]9 |
+ G6 ?$ G* ^$ R. A請看下面 力學教材
4 N$ ^* _: k- ^$ h; a3 ]* y6 ~3 X
/ w" G; B8 u+ c5 q8 K; c2.1 平面匯交力系$ k! k9 d# g: B0 M, O. R1 E
u( h5 ]5 r( Z0 e平面匯交力系的工程實例: Y r# ~0 f3 m& D! S/ k* [0 q
8 X5 w6 y+ N( P& p) z, c5 h
: p8 Z7 g- r6 L; I- p9 o0 j+ r: B. d/ z5 a9 e$ a2 y% C
2.1.1 力的分解
6 t% L' t) m6 W- a3 o3 H: D" m+ w( g- d- T
按照平行四邊形法則,兩個共作用點的力,可以合成為一個合力,解是唯一的;! R6 R& }# o1 x: w7 f5 Z, U7 S. K* s0 A
% j; k7 H8 H' O& Z8 ?9 c1 g9 W5 h但反過來,要將一個已知力分解為兩個力,如無足夠的條件限制,其解將是不定的。
, v- k2 Y% z( [5 _& q* z) \3 n
6 z4 d. |$ `# @( R8 T' L# q2.1.2 力在坐標軸上的投影
+ \$ v# H% S: H4 ]( ^/ G' l1 w& o5 Z8 M5 ^/ O
3 H8 Q! M& @- ~) O
5 A# g* w( s! S
. B' Q" d/ p& @" p9 a& A1 K
注意:力的投影是代數量,它的正負規定如下:如由a到b的趨向與x軸(或y軸)的正向一致時,則力F的投影Fx(或Fy)取正值;反之,取負值。9 Q; `7 ?8 w1 y/ F1 Y5 E( Q, U
, b7 T1 n3 E# G7 Z6 X
7 h/ X, w2 O B, Q |. @; e) i4 a; k+ R) }: o! I
2.1.3合力投影定理
6 W. m8 f) ?% I |3 X. g- W5 D( l8 g A' u2 a
# `" b! D5 @. l& S' |* Q0 A* K n: V0 z* b7 G3 |: @
7 R$ K8 _4 d2 n! a
0 E- W# c1 v/ c
% j0 y" C0 H d P0 y( w
# ]8 E- P0 L) L K. e
5 ^5 v- q0 [% D" c @! F% T( |2 w) W- m- u# O
合力投影定理——合力在某一軸上的投影等于各分力在同一軸上投影的代數和。
5 K' {2 V" Q+ [/ B" \& H- k! M7 q; G7 { g) P7 |9 G$ q. o
2.1.4 平面匯交力系的平衡條件 $ i2 Y4 y9 _8 j' G. F
0 q4 j8 B+ P, N5 T' X6 N- L平面匯交力系可以合成為一個合力,即平面匯交力系可用其合力來代替。顯然,如果合力等于零,則物體在平面匯交力系的作用下處于平衡狀態。平面匯交力系平衡的必要和充分條件是該力系的合力F等于零。即5 M8 S, J2 [8 L- C X# p: O
( g4 H+ h- G0 L# |6 E
$ {! J- L1 E6 q$ M, _7 F3 y D( T; `) B% I3 a2 X9 h
即
8 c& |, @1 y+ U+ y! k' |0 g
" D& V& x2 |) i8 `/ m6 |0 Q4 z4 i' Q9 S& a
# o9 E \' j5 C+ V
% ~& z' ?, L. ^
力系中所有各力在兩個坐標軸中每一軸上投影的代數和都等于零。這是兩個獨立的方程,可以求解兩個未知量。
5 N8 ]+ y) T, h3 d
k6 q4 D, Z7 g3 S( V例2-1 如圖所示為一吊環受到三條鋼絲繩的拉力作用。已知F1=2000N,水平向左;F2=5000N,與水平成30度角;F3=3000N,鉛直向下,試求合力大小。(僅是求合力大小)
4 K y9 J$ m, Y4 r; t: |8 x8 s" \7 m
% K0 \6 @. B; O' i2 o 7 D6 C, q/ @. ?/ {; R! S
; h& V/ L" K6 U
例2-2 圖示為一簡易起重機裝置,重量G=2kN的重物吊在鋼絲繩的一端,鋼絲繩的另一端跨過定滑輪A,繞在絞車D的鼓輪上,定滑輪用直桿AB和AC支承,定滑輪半徑較小,大小可忽略不計,定滑輪、直桿以及鋼絲繩的重量不計,各處接觸都為光滑。試求當重物被勻速提升時,桿AB、AC所受的力。7 q: P% L9 c- o1 z: r0 D
, e, [1 N# v' B+ Q& s - l) |+ C. ^0 V' o# ?) C
W% q% c9 X, x5 {0 |# ^# A解 因為桿AB、AC都與滑輪接觸,所以桿AB、AC上所受的力就可以通過其對滑輪的受力分析求出。因此,取滑輪為研究對象,作出它的受力圖并以其中心為原點建立直角坐標系。由平面匯交力系平衡條件列平衡方程有
, n( y/ U( D9 ^ u- F0 _3 B! L5 C% }$ J% j
6 D7 r$ [2 U! ^. g2 h% ]9 U/ i1 J s c; z/ c- ]. ^% P, E
解靜力學平衡問題的一般方法和步驟:
9 \) {) T! |4 H( ?: N% F: q* k5 U" J: R2 J j% q# V1 P
1.選擇研究對象 所選研究對象應與已知力(或已求出的力)、未知力有直接關系,這樣才能應用平衡條件由已知條件求未知力;, ^: i& c7 m6 e( K( P. K
8 g! p2 @3 \' Z+ \) `" P2.畫受力圖 根據研究對象所受外部載荷、約束及其性質,對研究對象進行受力分析并得出它的受力圖。
& d. R! D$ ?: ]+ R; r
) h: E5 {7 i. G) N+ E3.建立坐標系,根據平衡條件列平衡方程 在建立坐標系時,最好有一軸與一個未知力垂直。, P: h7 U; f( }, V: R) _
1 n! c) r; F; U; C; t; L/ h
在根據平衡條件列平衡方程時,要注意各力投影的正負號。如果計算結果中出現負號時,說明原假設方向與實際受力方向相反。; \3 j4 n( [: U2 ^# F
1 p% S% H+ O( P( K8 x* n8 B2.2 力矩與平面力偶系
9 s: \, J% R. z6 v$ G( |* M6 T* H, ?0 s+ z
2.2.1 力對點之矩?(簡稱為力矩). o% @' l3 v/ a% Z! l
, v( a1 t% H0 L! G
1.力對點之矩的概念 ; s1 P, x' Z, S0 l* p* H* ?7 ]
+ P+ L5 W# [ r1 q; U# g為了描述力對剛體運動的轉動效應,引入力對點之矩的概念。3 `" B. ?" u- k( x& h
- O" V1 [2 S# ?0 W, E
* t- r! V; F; l& I$ \6 o! _
# z3 ~6 S9 W8 P! r! p5 D+ u/ t力對點之矩用Mo(F)來表示,即 Mo(F) = ± Fd) S2 M7 W1 }4 Y1 I5 j
4 M D& x/ W+ f2 S9 W) ? L0 B
一般地,設平面上作用一力F,在平面內任取一點O——矩心,O點到力作用線的垂直距離d稱為力臂。3 C8 M) |" s3 @4 `) o% W& F& l
& K t$ R: I2 j
0 h' q& N4 F' X
2 a1 Z: H8 Y1 j. u _7 g0 V( h$ CMo( F ) = ± 2△OAB # o' @, S, R; ? e) d) G" m0 z8 I
, E, i! h1 b% V% X4 [) d2 [
力對點之矩是一代數量,式中的正負號用來表明力矩的轉動方向。
# t: f/ k2 V1 L8 C- E7 u0 h. h' @7 A9 N" F
矩心不同,力矩不同。 * V; F3 L. E) T1 B
! a" j, p( R7 X" M( D0 N- ^, @& ^
規定:力使物體繞矩心作逆時針方向轉動時,力矩取正號;反之,取負號。
8 m7 x4 \2 l# M& T/ M6 Q2 P. B$ G! j3 ^" B) S
力矩的單位是Nmm。+ o! F \0 n! s8 q: K" g
/ }: v; H8 w/ \, b% |/ e由力矩的定義可知:
/ T" b* f% f( I6 a- j# j2 H3 }4 @
(1)若將力F沿其作用線移動,則因為力的大小、方向和力臂都沒有改變,所以不會改變該力對某一矩心的力矩。- S; Q- A8 _+ L% ?$ h+ V
+ f- D5 _) f; V1 d' y) w" R$ z& U(2)若F=0,則Mo(F) = 0;若Mo(F) = 0,F≠0,則d=0,即力F通過O點。
- V( e3 o; \# [# I* o& K
, b2 F1 y3 O9 s力矩等于零的條件是:力等于零或力的作用線通過矩心。
2 O0 V; }. a! k- ?9 k; h% ]& D" w) S! g, Y2 M
2.合力矩定理
1 L: T$ B# Q" s; v$ M: i. M6 M* s/ u) \' \
設在物體上A點作用有平面匯交力系F1、F2、---Fn,該力的合力F可由匯交力系的合成求得。
S- D* @; |+ H8 i2 e8 S y' W# j% v3 \
, w# E6 }; p( M) u) B1 b
$ [9 _; [7 o3 R& F5 M
計算力系中各力對平面內任一點O的矩,令OA=l,則
+ d. E+ W. O1 ? ]* V- B: i7 @& |) S
Mo(F1)=-F1d1=-F1lsina1=F1yl
" H ~: T3 G* v* H1 P' A5 |: ?$ E; c) g. ~/ ^+ q: U
Mo(F2)=F2yl4 O: s& t- g( F$ h- X) I' p
4 F) h- P2 }& X
Mo(Fn)=Fnyl% y$ ~) c( Y4 n& I0 ?0 P; n: a5 J
, H' o4 x3 Q* T- i. l由上圖可以看出,合力F對O點的矩為" |$ m: ^1 q. w. o, O
! ^' j- P6 \) b0 `
Mo(F)=Fd=Flsina=Fyl
; E7 t2 ~9 w) r" p5 K4 m
4 h. t0 R+ m3 b( U8 C據合力投影定理,有
4 Z* \4 L `4 K$ {4 |0 ~- y: r3 v
) R4 F/ O$ E9 k6 RFy=F1y+F2y+---+Fny
^7 Q( J( e# }# s6 H* K+ e: U% S% K6 u" f/ z Q5 ]. i
Fyl=F1yl+F2yl+---+Fnyl6 v* v' z B9 p- }% L2 w/ r
0 d; ~$ z; o# v; u p) P+ w
即 # y/ V% z; G" Y, i# a; [
* e$ M M, i2 |! E; JMo(F)=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn)
0 {$ r2 [& e/ s& Z8 s- E$ H* A( M' _
5 R: N0 ~- P; _/ H* c
/ p' J6 X6 Q* G+ D
合力矩定理:平面匯交力系的合力對平面內任意一點之矩,等于其所有分力對同一點的力矩的代數和。
$ [( J' i2 U$ h X% {7 V" {' I$ [$ M5 T& z* T D6 A2 j6 x/ i$ b
3.力對點之矩的求法(力矩的求法)
; h. D7 o1 m5 M* v7 V8 j1 V0 v! |
' W3 r, ~$ [: t7 s6 P(1)用力矩的定義式,即用力和力臂的乘積求力矩。 * \# B; q0 d! k* @$ r
) ~' z; c' E! g/ s" ]9 o1 n% X1 e注意:力臂d是矩心到力作用線的距離,即力臂必須垂直于力的作用線。?5 W( F: ?* n% |& x4 h% i. F
+ z0 x+ z0 z: }$ B7 T% t(2)運用合力矩定理求力矩。力分解
# k0 c v% r; v H2 n* b* v
# w4 V+ B% Q# \- W例2-3 如圖所示,構件OBC的O端為鉸鏈支座約束,力F作用于C點,其方向角為 α ,又知OB= l ,BC= h ,求力F對O點的力矩。; B6 l" d! Q8 [2 i
% I2 y4 i7 F# e6 C * a X' }6 P, L# _! j4 V
! D" `7 k0 g" m, w! f解 (1)利用力矩的定義進行求解 5 r7 {* N1 q# c% J$ H
( `' m& U a* X6 A8 c+ z
. p2 P7 {+ M; N) |+ b2 l' }" \9 ^6 v9 L- C$ z1 g+ \$ q
如圖,過點O作出力F作用線的垂線,與其交于a點,則力臂d即為線段oa 。再過B點作力作用線的平行線,與力臂的延長線交于b點,則有
% p4 n6 U; f9 D4 d& S8 o Q" ~& {5 G |9 f8 ~$ K% r2 A
1 j; u# F5 A- f% k, o
: `- K; z5 ]% ]) F1 |6 x% ](2)利用合力矩定理求解 # d6 H: g- X5 K: X
# E$ x) Q7 g: x" U9 r將力F分解成一對正交的分力
' `, }% ~. ] d- M& U/ y, L" P! K/ `: r- S( }' F0 e
6 I0 |/ d: \- S, q Y8 B
0 Q+ s7 z# c8 d( K
力F的力矩就是這兩個分力對點O的力矩的代數。即5 j3 k& S# O9 e6 g
& {/ t: p, \& b+ aMo(F)=Mo(Fcx)+Mo(Fcy)=Fhcosa-Flsina=-F(lsina-hcosa)
u( Q' g. L! r$ i E
1 x& ]+ o9 n! w3 S8 L; z+ ]1 D7 ?) d" B {2.2.2力偶及其性質
1 r+ o5 v0 v! f1 z, q+ I5 t A4 M! v# T2 l
1.力偶的定義 " _' |: C- C) j' m
9 n* B+ ?8 z% ^: _4 g
在工程實踐中常見物體受兩個大小相等、方向相反、作用線相互平行的力的作用,使物體產生轉動。例如,用手擰水龍頭、轉動方向盤等。
* Z6 r+ ~, R- u0 x- i/ T9 A7 v5 Y9 b( W1 K7 }
' {* j1 s+ j) j: i( G, B0 A: B
8 u, O2 S$ T4 Z* e# Y: l力偶——大小相等、方向相反、作用線相互平行的兩力,如圖中的力F與F'構成一力偶。記作(F,F')
8 v* T$ b- D# |; ~- b9 k; I$ `+ H5 A# E
力偶作用面——兩個力所在的平面& y8 s3 D- w3 b/ |9 l% @- I
% \/ S! W& B: d力偶臂——兩個力作用線之間的垂直距離d
+ |9 [+ d' ~/ r. `5 p: l3 A: S( g v# w$ I B! s9 J
力偶的轉向——力偶使物體轉動的方向
p. ^3 i% Z1 Q' S0 e: [' ~5 x# O, }5 U# L% B( b
力偶只能使物體轉動或改變轉動狀態。怎樣度量?' q8 ^6 } z$ p
- H# F+ D3 S3 X力使物體轉動的效應,用力對點的矩度量。
5 C( C- W# j4 v6 G1 Z' `, p1 u2 i
( Y! {. M2 P O設物體上作用一力偶臂為d的力偶(F,F'),該力偶對任一點O的矩為8 c b, k9 N( b) p3 Z4 r
) N" d9 P6 P+ |- {
4 d7 W: m3 g5 f0 T
9 ^ N/ ]$ f1 j5 ?) KMo(F)+Mo(F')=F(x+d)-F'x=Fd
; g4 L; k9 Q6 M) D
* @) k& ]1 g: u+ {0 S( ^$ ^由于點O是任意選取的,故力偶對作用面內任一點的矩=力偶中力的大小和力偶臂的乘積(與矩心位置無關)! R N; O+ F( n4 w
* ` u4 I% z1 p- ^: R- \
力偶矩——力偶中力的大小和力偶臂的乘積,記作M(F,F')或M& n% _ L2 F+ a$ r/ F, t* J# r
6 ?* u2 ~ `1 }: o3 Y: D& ]8 y0 f
M(F,F')=±Fd 規定:力偶逆時針轉向時,力偶矩為正,反之為負。9 K9 t5 Z2 h/ W0 A c
6 H2 [/ W$ x7 [2 L1 ~
力偶矩的單位是Nmm。 力偶同力矩一樣,是一代數量。4 v9 u* F. W0 J, r
9 e3 p# V& x# o3 q
Mo(F) = ± Fd , R: O8 C- G- L* w/ \5 g
! J M$ L, p/ r- s力偶的三要素——大小、轉向和作用平面7 C, y) T/ a& }1 r
) o$ s3 w, v8 t1 w/ ~) n: C2 L& |2.力偶的性質 ( @: ^6 d# F1 p) B
* f1 r8 ]. X/ w2 w- x. O. t2 ^3 z(1)力偶無合力。4 F( [" y2 U2 u! M
7 [8 i3 x# d- t ?: W0 U7 s0 `
力偶不能用一個力來等效,也不能用一個力來平衡。. n* g: t3 a& Q
- {: O/ R X3 h% B" p: q1 T9 {1 ^
可以將力和力偶看成組成力系的兩個基本物理量。 + }: E- u: J0 K' S8 I
3 N6 I ?, ?1 i9 D(2)力偶對其作用平面內任一點的力矩,恒等于其力偶矩。
- r- o4 d4 L2 u# W: @4 e: v! o! k7 \: j- L1 ]# q$ N; z
(3)力偶的等效性力偶的等效性——作用在同一平面的兩個力偶,若它們的力偶矩大小相等、轉向相同,則這兩個力偶是等效的。 1 I8 D" \: t# @+ f
& Y) K) ^4 p( X( k; O( Z
力偶的等效條件:
+ X. H9 n/ W! p+ G
" J6 x$ g# J6 k1 H- A1)力偶可以在其作用面內任意移轉而不改變它對物體的作用。即力偶對物體的作用與它在作用面內的位置無關。' C7 y9 \, O+ w5 C R% {
; f/ [& O' Q( D2)只要保持力偶矩不變,可以同時改變力偶中力的大小和力偶臂的長短,而不會改變力偶對物體的作用。! ?1 c6 |# q; q3 N
5 h% P' Y J6 R2.2.3平面力偶系的合成與平衡
! M% e# J$ ?! o) i: c" v1 Z* i# d/ x) h; B0 d4 J7 v) W4 i
平面力偶系——作用在剛體上同一平面內的多個力偶。. \5 P: R0 H, l
8 t* O) a+ T' ?' C+ u& D3 j
1.平面力偶系的合成 $ E. F: k+ }+ Y" X @6 f
6 C: B- |4 t1 d6 y" C$ z
例 兩個力偶的合成
4 a) ~5 ] m2 n0 b" M& K
2 I) e( ]& Q1 r- T& G 0 q, [5 D1 t/ M9 V f
M=M1+M2+---+Mn6 i6 k" y! ^) s4 C$ V2 J+ W t1 ]$ w
% _! a S, ~3 t% \1 y: E, T
! }" M' P' m$ X& w5 R————力偶矩等于各分力偶矩的代數和! j) Y$ H3 f9 f
* b* E/ U P. v7 c0 E1 y6 K
2.平面力偶系的平衡
0 z' n2 V& Y6 {2 M. g2 f2 |
& A1 } a* o& `& d+ }( A2 W平面力偶系合成的結果為一個合力偶,因而要使力偶系平衡,就必須使合力偶矩等于零,. T& W9 X8 l' e E6 o- e
5 e5 L/ y5 Q2 w& S; O9 w) W1 w
例2-4 梁AB 受一主動力偶作用,其力偶矩M=100Nm ,梁長l=5m ,梁的自重不計,求兩支座的約束反力。
8 T2 E! T8 Y1 E& o+ f! o" f
* c# S4 Y7 Q; {, m* A% G" B 7 b, e% g* A; `4 F9 f! V6 J) b
; v8 X1 w! R6 m- e' e. ~0 a
解 (1)以梁為研究對象,進行受力分析并畫出受力圖
) [! }! {1 U% W9 t6 ^" d( B; X. r0 b2 T1 F
FA必須與FB大小相等、方向相反、作用線平行。 + G/ G) V9 _4 b2 t8 }* s
/ v* P0 ]1 @- G2 `, x+ K' Q- C8 q(2)列平衡方程) @5 D0 }5 C9 b& E7 h5 O3 A
& [! |$ x. C6 j+ E" g2 W7 ~ : o( V' o& n0 x% `
( C, `6 ^5 B+ E( Y2 ?1 l( ]
2.3 平面一般力系% i8 I7 E1 }: U. F A9 z8 B h
- r# s& t" h: q+ q. J8 l平面一般力系——作用在物體上的各力作用線都在同一平面內,既不相交于一點又不完全平行。4 \: O. X! B# c, q4 U3 ?
8 q. D. R ?, t; W7 m
( y$ E) ~$ B9 m$ D4 a6 G1 L
/ p& f9 x! \) u' T上圖起重機橫梁AB受平面一般力系的作用; V% I+ X8 C& ?- d
0 t% N' G3 V$ q( t8 y. P
2.3.1平面一般力系的簡化
0 }* V- F" O" {9 q4 N% |3 d/ E3 n1 I _' P* J" l
1.力的平移定理力的可傳性——作用于剛體上的力可沿其作用線在剛體內移動,而不改變其對剛體的作用效應。& I$ p: N" {( r3 C; P
/ d! T+ ~( j9 u5 p問題:如果將力平移到剛體內另一位置?
( X& e$ A( K& G* k' E% F& T( t6 M
5 W+ x- H- Y4 z! i q8 }" ~將作用在剛體上A點的力F平移動到剛體內任意一點O,. S2 ~; `8 d/ G
7 Z- `- G5 R) J
! s1 b% F0 r0 m5 y0 Y
9 @4 F3 t5 g$ N$ |; q) |0 l附加力偶,其力偶矩為
4 U0 M1 T- D; p+ R
+ _$ C; j$ g3 ?* T8 BM(F,F'')=±Fd=Mo(F)
! `0 J$ t% a v- ~* z3 K* l
5 s7 q& U [& W1 m! o上式表示,附加力偶矩等于原力F對平移點的力矩。8 ~. p% I: \8 d2 t$ U6 p
8 F6 C, m6 `/ m4 E7 Z于是,在作用于剛體上平移點的力F′和附加力偶M的共同作用下,其作用效應就與力F作用在A點時等效。# C* ~/ i9 H" G9 R/ V1 o4 m
. b8 m, X8 e' I7 i5 u) `. _
力的平移定理——作用于剛體上的力,可平移到剛體上的任意一點,但必須附加一力偶,其附加力偶矩等于原力對平移點的力矩。! s8 Q2 y! j! Q+ ^
. h. v) {% \/ N( P4 o" H, C根據力的平移定理,可以將力分解為一個力和一個力偶;也可以將一個力和一個力偶合成為一個力。
' Z5 i0 Y$ l3 _3 Y
! ]% Q2 A! }* N% t& p$ Z9 d
$ n* ]4 e2 ]/ ?+ l2.平面一般力系向平面內任意一點的簡化
- s5 Y5 s5 I |0 p& W$ |+ i& F3 L0 E) n% E
: @- \/ P6 C0 \8 ~7 L! d; L/ Z5 e 5 J7 r: a+ [* K1 s" g
+ | ]7 I/ ~/ l& ^! _α——主矢與x軸的夾角 9 e T* d y, S0 S
4 D, I( s) h O% _2 C2 x
Mo——平面一般力系的主矩
+ K3 v2 m6 ^; y2 P/ ^& X; J% Y/ x8 o+ O3 A" v1 e0 k
主矩=各附加力偶矩的代數和。# P- |" t- b& n. R
- L, z3 \) Q2 b4 o: J s% Q1 S2 l
(由于每一個附加力偶矩等于原力對平移點的力矩,所以主矩等于各分力對簡化中心的力矩的代數和,作用在力系所在的平面上。)& p I% g. G- m. k
+ n: o4 Y' l6 r! IMo=M1+M2+---+Mn=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn)/ H1 R# d8 c/ t5 C
3 F" I, F+ M* \; ~, E平面一般力系向平面內一點簡化,得到一個主矢 F'R 和一個主矩 Mo, % Y- c6 _* y7 `0 Z; Q" ?
5 c1 f+ H F! N* r/ ^ \) w 主矢的大小等于原力系中各分力投影的平方和再開方,作用在簡化中心上。其大小和方向與簡化中心的選擇無關。 9 n# @. [9 Y: D a/ S E
$ C9 L/ }2 O z& W
主矩等于原力系各分力對簡化中心力矩的代數和,其值一般與簡化中心的選擇有關。 6 ^* ]. |, d2 U. T' ?8 Z e/ ^, ~
o$ O- d- j$ J3 f% f5 q
3. 簡化結果分析
4 U9 n# W% P& ]
% d4 y; ^' B ?9 @ 平面一般力系向平面內任一點簡化,得到一個主矢 F' R 和一個主矩 M o ,但這不是力系簡化的最終結果,如果進一步分析簡化結果,則有下列情況:4 u! ^8 k2 m3 t0 W+ ~
4 K6 V3 g3 @% i) Q) IF'R =0, M o ≠0
1 S2 p2 y H5 c% k/ n
1 |3 Z" y) M: rF'R≠0, M o =0 ' q$ l8 a1 @9 B" M r/ B
, X6 ]' U7 L- }
F'R ≠0, M o ≠0 ! J1 Y! K, D. s* [* d& B
. p# _) _& l( |3 `3 U2 A3 x! B' r
F'R=0, M o =0(力系平衡)
# w2 A' P5 k! p) g! b' M/ D2 n5 g( `3 H1 X; W! d
2.3.2 平面一般力系的平衡
+ L h, n& f! D
4 c. m7 F. ]9 o B( t/ ~$ ~1.平面一般力系的平衡條件 & E, h4 f7 P# z( B, s! T) `8 f2 }
* ]4 {5 u- \: m' ^ s
平面一般力系平衡的必要與充分條件為:
9 q' q& @, R' y7 F% |+ g+ J+ s+ A
& S8 ]# r0 w; D. L' d, a, p
( I# H+ }7 d) b* [ ) y k9 K" Y7 F& }! U8 L% _
4 K7 ?& O# W2 ^2.平面平行力系的平衡條件
2 C% m3 A% x3 ?' n; |% d
4 E5 e1 F5 z$ ^( `3 L平面平行力系的平衡方程為 ( Y, p, C2 U* q @( ?! @6 V% F
) R" e4 h) _+ J* W( \ & M- e y9 g6 ?8 m- p
3 J, T2 ~7 s) h; `# U平面平行力系只有兩個獨立的平衡方程,因此只能求出兩個未知量。 ! Q* a* Y+ @2 x% |) v, z
, E- h" g, H) E# z8 c例2-6 塔式起重機的結構簡圖如圖所示。設機架重力 G =500kN ,重心在C點,與右軌相距 a =1.5 m 。最大起吊重量 P =250kN ,與右軌 B 最遠距離 l =10 m 。平衡物重力為 G 1 ,與左軌 A 相距 x =6 m ,二軌相距 b =3 m 。試求起重機在滿載與空載時都不至翻倒的平衡重物 G 1 的范圍。
. b( ?2 L0 H" e5 F! e. v7 u/ w* V/ c: A& j, W
6 K9 T; |3 {$ e* b; e
* O3 }( H& |+ H
解:取起重機為研究對象。3 a7 U2 A1 Z- ]- f( x
2 j9 ]1 {/ k% {) t8 J: o+ |是一平面平行力系
6 B9 L2 o v( j6 I& p' G2 ]' F- h6 _* g: ~! t( C; @
3.物體系統的平衡條件
. U) e6 ?* o' |, D" \1 v& q: y3 g8 ^6 q+ p& _5 g, Z
物系——由多個構件通過一定的約束組成的系統。 : u5 i$ j8 A# Z1 A3 O* R7 K
8 X( _, J9 ~6 y 若整個物系處于平衡時,那么組成這一物系的所有構件也處于平衡。因此在求解有關物系的平衡問題時,既可以以整個系統為研究對象,也可以取單個構件為研究對象。對于每一種選取的研究對象,一般情況下都可以列出三個獨立的平衡方程。3n 4 y' Z# F/ I9 C
$ |' E0 R3 x' f! ]% W. h- A
物系外力——系統外部物體對系統的作用力
* ?3 M! H5 B- R1 I
5 S4 p- ^3 W+ r; p3 P物系內力——系統內部各構件之間的相互作用力 & Y. s7 n1 T' m# u9 I
6 h$ _. @; G- g: O8 `& Q" j' m0 R物系的外力和內力只是一個相對的概念,它們之間沒有嚴格的區別。當研究整個系統平衡時,由于其內力總是成對出現、相互抵消,因此可以不予考慮。當研究系統中某一構件或部分構件的平衡問題時,系統內其它構件對它們的作用力就又成為這一研究對象的外力,必須予以考慮。 |