Сила и система сил. Равновесие абсолютно твердого тела

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, АКСИОМЫ И ТЕОРЕМЫ СТАТИКИ АБСОЛЮТНО ТВЕРДОГО ТЕЛА

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ РЕГИСТРАЦИЯ ОБЯЗАТЕЛЬНА

[email protected]

8 (34241) 2-37-66

При регистрации сообщите ФИО участника, наименование организации или ФИО предпринимателя, вид деятельности, ИНН, контактный номер телефона и e-mail

В основе механики лежат опытные факты, полученные в результате наблюдений и экспериментов над объектами и явлениями материального мира. На основе обобщения фактов выработаны основные понятия, которые отражают фундаментальные свойства реальных объек­тов и явлений, относящихся к данному разделу науки, а также зависимости и отношения между основными понятиями. Они формулируются в виде системы аксиом. Аксиомы представляют собой формулировку простейших и общих законов механики, установленных многочисленными непосредственными наблюденями, а также опытной проверкой следствий, логически вытекающих из этих аксиом. Таким образом, аксиомы не могут быть доказаны логическим путем, но они не должны противоречить всем известным экспериментальным фактам. Принятая система основных понятий и аксиом должна отвечать ряду требований, в частности требованиям независимости, полноты и непротиворечивости. На базе основных понятий и аксиом логическим путем вводятся новые производные понятия, доказываются различные достаточно общие следствия — теоремы, выявляются новые связи и зависимости между объектами и явлениями.

Очевидно, что выбор системы основных понятий и аксиом не единствен — данные понятия можно трактовать как производные, а аксиомы как теоремы, и их можно логически обосновывать и доказывать с помощью других понятий и зависимостей. Тогда последние должны быть экспериментально подтверждены. Хотя в логическом отношении все правильно выбранные системы основных понятий и аксиом равноправны, практически используется та система, которая отвечает принципу “экономии мышления”, т.е. наиболее простая система в смысле дальнейшего применения и легче всего проверяемая экспериментом.

Основным понятием механики является понятие силы как меры механического взаимодействия материальных тел (объектов). В результате этого взаимодействия тела могут изменять свои ускорения или деформироваться (изменять свою форму), т.е. изменять свое состояние. Сила является вектором и, следовательно, характеризуется численным значением (модулем), направлением действия и точкой приложения ее к телу. Модуль силы измеряется или задается путем сравнения с эталонным значением, принятым за единицу. Направление и точка приложения силы зависят от характера взаимодействия рассматриваемых тел. Если известны направление и точка приложения силы, то тем самым задана линия действия силы, т. е. прямая, вдоль которой направлена сила.

В статике реальные тела часто заменяют некоторыми другими телами с идеальным свойством - абсолютно твердыми телами, у которых расстояние между любыми двумя точками в любые моменты времени остаются неизменными (независимо от действия тех или иных сил на эти тела).

Тело называется свободным, если его перемещения ничем не ограничены. Все, что ограничивает перемещения его в пространстве, называется связью. Сила, с которой данная связь действует на тело, препятствуя тем или иным перемещениям, называется силой реакции связи или реакцией связи. В противоположность ей внешние силы, не являющиеся реакциями связей, называются активными силами. Если твердое тело взаимодействует с идеально гладкой (без трения) поверхностью другого тела, то реакция направлена по общей нормали к соприкасающимся поверхностям. В механике принимают следующее положение, называемое иногда принципом освобождаемости: всякое несвободное тело (перемещения которого ограничены другими телами) можно рассматривать как свободное, если действие связей заменить их реакциями, приложенными к данному телу.

В статике вводится понятие покоя, т. е. отсутствия перемещения по отношению к системе (телу) отсчета. Покоящееся тело находится в положении равновесия, т. е. таком положении, которое сохраняется неограниченно долго, если только в начальный момент времени тело уже находилось в нем и скорости всех точек тела были равны нулю. Если движением тела отсчета можно пренебречь, то равновесие условно называют абсолютным; в противном случае оно относительно.

Совокупность сил, действующих на тело, называют системой сил. Если одну систему сил, действующих на свободное тело, можно заменить другой системой сил, не изменяя при этом состояния покоя или движения тела, то эти системы эквивалентны. Система сил, под действием которой тело может находиться в покое, считается уравновешенной.

Если система сил, приложенных к телу, эквивалентна одной силе, то последняя называется равнодействующей данной системы, а сила, равная ей по модулю, действующая по одной с ней прямой, но в противоположном направлении, — уравновешивающей силой.

Дата добавления: 2014-12-17