Момент силы. Результирующая сила

Статика. Основные понятия и физические величины.

Если механическая система, например тело, покоится или движется с постоянной скоростью, то говорят, что тело находится в равновесии.

Статика – раздел механики, изучает условия равновесия механических систем (тел). Рассмотрим основные понятия и физические величины, которые используются в этом разделе механики.

Материальная точк а – тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь

Абсолютно твердое тело – тело, деформацией которого в условиях данной задачи можно пренебречь. Для абсолютно твердого тела расчет равновесия тела значительно упрощается, а результаты расчетов можно применить к реальным телам, деформация которых незначительна.

Результирующая внешних сил, действующих на данное тело. Это понятие (физическая величина) нам уже знакомо по разделу – динамика. В статике мы расширим это понятие применительно к протяженным телам.

Момент силы – физическая величина, является мерой силового воздействия для случая, когда тело может совершать вращательное движение. Необходимость введения этой физической величины связана с тем, что при вращательном движении тела результат воздействия определяется не только величиной и направлением действующей силы, но и тем, на каком расстоянии от оси вращения проходит линия действия силы.

Рассмотрим протяженное тело в виде диска, способное вращаться относительно оси О (рис.6.1). На тело действуют три одинаковые по величине и по направлению силы , и . Но результат действия этих сил различен. Под действием силы диск поворачивался бы по часовой стрелке относительно оси О, под действием силы - против часовой стрелки, действие силы не приводит к вращению диска. Видим, что сила не является исчерпывающей характеристикой воздействия при вращательном движении. Таковой характеристикой воздействия в динамике вращательного движения является момент силы.

Момент силы определяется как произведение силы на плечо этой силы. Плечом силы называется кратчайшее расстояние от линии действия силы до оси вращения (рис. 6.1). Если сила поворачивает тело по часовой стрелке относительно оси вращения, то момент М такой силы будем считать положительным. Если сила поворачивает тело против часовой стрелке относительно оси вращения, то момент М такой силы будем считать отрицательным. Рассмотрим, какие моменты создают силы , и , действующие на тело, представленное на рисунке:

М ₁ = + F ₁ l ₁ – момент М ₁ положительный, сила поворачивает диск по часовой стрелке;

М ₂ = F ₂ l ₂ =0 – момент М ₂ равен нулю, т.к. плечо l ₂ силы равно нулю;

М ₃ = - F ₃ l ₃ – момент М ₃ отрицательный, сила поворачивает диск против часовой стрелки.

Нахождение результирующей силы, действующей на тело:

1) вектор результирующей силы: ;

2) линия действия результирующей силы определяется исходя из того, что момент результирующей силы относительно любой оси вращения равен сумме моментов действующих сил: .

Дата добавления: 2014-01-04