Силы. Системы сил

Фундаментальным понятием в статике является понятие силы. Сила определяется как мера механического взаимодействия тел, обозначаются - или .

Действие силы на тело определяется точкой приложения, её направлением и числовым значением. Прямая, по которой направлено действие силы, называется линией действия силы. Численное значение – модуль силы – находится путем сравнения с единицей силы.

Сила - изображается вектором, равным по величине данной силе и направленным в сторону ее действия. Она характеризуется тремя элементами: точкой приложения, направлением и числовым значением (модулем). Единица силы в Международной системе единиц СИ – ньютон (Н).

Силы взаимодействия между частицами (или телами) данной системы называются внутренними, обозначаются - .

Силы, действующие со стороны тел, не принадлежащих к системе, называются внешними, обозначаются - .

Системы сил, производящие на тело одно и то же действие, называются эквивалентными.

Сила, эквивалентная системе сил, называется ее равнодействующей и обозначается - , а противоположная ей – уравновешивающей.

Система сил, не производящая никакого действия на тело, называется системой, эквивалентной нулю, обозначается - .

Существует две категории сил:

1) активные – создают или способны создать движение твёрдого тела, например, сила веса (рис.2.1);

2) пассивные – не создающие движения, но ограничивающие перемещения твёрдого тела, препятствующие перемещениям. Например, сила натяжения нерастяжимой нити (рис.2.1).

На рис. 2.2 изображены системы сил, которые наиболее часто встречаются в инженерной практике.

Если все силы системы параллельны, то они образуют систему параллельных сил (рис. 2.2а). В том случае, когда линии действия всех сил пересекаются в одной точке, говорят о системе сходящихся сил (рис. 2.2б).

Силы, векторы которых расположены в одной плоскости (рис.2.2в), образуют плоскую систему сил.

Сила может быть сосредоточенной (если она приложена в одной точке) или распределенной (по длине, поверхности или объему данного тела).

Распределенные силы задаются их интенсивностью. Так, например, интенсивность распределенной по линии нагрузки (рис.2.2г)определяется формулой:

(2.1)

где - элемент длины линии, - сила, действующая на этот элемент.

Аналогично вводится понятие интенсивности поверхностной и объемной систем сил:

, (2.2)

, (2.3)

причем Ds и DV - соответственно элементарная площадь и элементарный объем, выделенные в окрестности точки определения интенсивности сил, a — по-прежнему сила, действующая на этот элемент.

Дата добавления: 2014-11-29