楼主需要补补课 上述用平面汇交力系可解 授人与鱼不如授人与渔: `% ]6 f7 a" h+ Q3 I) i4 Z' i* K( ?
y1 |" T6 D- Y* v: Q+ U请看下面 力学教材: s3 x- X4 V& q# }' |6 f1 I6 j
& A6 R8 L T, V% t) ?2 ?2.1 平面汇交力系
8 q! U R/ O) g$ W+ \5 E7 O4 K7 N N2 t; ~0 V
平面汇交力系的工程实例:6 F9 n; U4 A3 L. e
. w& O" X. x/ f% Y
' E$ {& m& A0 l/ A5 I' `6 n8 x
/ N$ `% K# F G2.1.1 力的分解
^5 n" Z! l+ a" f' h
! P; [5 Z6 U1 W按照平行四边形法则,两个共作用点的力,可以合成为一个合力,解是唯一的;( w- d6 K& f; Z4 q
z- p2 q! k( l但反过来,要将一个已知力分解为两个力,如无足够的条件限制,其解将是不定的。
0 a- x5 M) J$ E0 {) R/ ^& G* b: ^" a) T, y+ h9 _1 v# }5 V
2.1.2 力在坐标轴上的投影1 O! B( c4 E% A
: P0 ~$ ?+ V% z/ Y4 i9 ~
* d+ \) s% Q8 P) w S
2 b. E l% T2 a
" p2 |+ X. | X) f9 B ~
注意:力的投影是代数量,它的正负规定如下:如由a到b的趋向与x轴(或y轴)的正向一致时,则力F的投影Fx(或Fy)取正值;反之,取负值。
. _: J1 r! J( Y7 X2 L V3 M* [1 g) [( `9 }
: ~9 o/ Y/ o6 s- T. \( A2 ?, L6 d. X/ T5 I/ o
2.1.3合力投影定理
9 l+ J& X$ {4 O# ]) n. g4 z
/ N- |( M4 a+ C* F4 r
4 o/ ?) U' C0 I# w0 N3 i) D5 t2 {- }7 V( V0 V0 c
6 I3 a6 d5 \3 m, d' ^9 o; g/ t
+ d) N$ c( Y! p @7 ?9 k
! _& A2 T' V! c* p F- z ! _: S7 I1 N. i
+ H2 w8 \# ` c3 v7 B2 k
/ `8 n/ |* o6 _8 b, Z* b合力投影定理——合力在某一轴上的投影等于各分力在同一轴上投影的代数和。2 i/ r# n7 v& s* Q8 ~' F) n
# |* x; @* l! P2.1.4 平面汇交力系的平衡条件
( i9 t% f4 y$ x. J6 e6 Q, D4 m1 M
平面汇交力系可以合成为一个合力,即平面汇交力系可用其合力来代替。显然,如果合力等于零,则物体在平面汇交力系的作用下处于平衡状态。平面汇交力系平衡的必要和充分条件是该力系的合力F等于零。即
8 F$ Y) O, K; x! C( Y5 K
- R2 j# P' x' W. \) [5 u3 t! s9 ?5 y. z# O; W7 X/ z
& W( m1 d2 N: x; E Z
即
5 w- }6 g2 k( K: |8 {% p8 R% {; Q: G
6 V( ?6 ^( |, W. w
# a3 a' _! A! H0 i# e4 w( g
& _/ Q. I S3 P' l: j( s% _
力系中所有各力在两个坐标轴中每一轴上投影的代数和都等于零。这是两个独立的方程,可以求解两个未知量。4 A$ ~8 E2 s5 q v2 Z$ T, C D
6 w& t$ x- y" A! ^/ n* e
例2-1 如图所示为一吊环受到三条钢丝绳的拉力作用。已知F1=2000N,水平向左;F2=5000N,与水平成30度角;F3=3000N,铅直向下,试求合力大小。(仅是求合力大小)
: V* _" c( o# ?# Q$ U; b4 U9 y5 V8 M& ?# p$ v( g' I8 M+ G; H
2 S0 d9 f4 n) Y
$ E% } f' Q: \; S) i& E
例2-2 图示为一简易起重机装置,重量G=2kN的重物吊在钢丝绳的一端,钢丝绳的另一端跨过定滑轮A,绕在绞车D的鼓轮上,定滑轮用直杆AB和AC支承,定滑轮半径较小,大小可忽略不计,定滑轮、直杆以及钢丝绳的重量不计,各处接触都为光滑。试求当重物被匀速提升时,杆AB、AC所受的力。$ C! k0 j( i, X* |
1 ]8 l# w5 B8 b- Z ! J$ p3 k$ C8 T- [8 w7 _; @# I
# P# w* E: F9 w" r [
解 因为杆AB、AC都与滑轮接触,所以杆AB、AC上所受的力就可以通过其对滑轮的受力分析求出。因此,取滑轮为研究对象,作出它的受力图并以其中心为原点建立直角坐标系。由平面汇交力系平衡条件列平衡方程有$ k& H( n4 }" X7 j% S A) X' @2 @
$ W% a) ^) q& `) M4 T8 J R
. S) I0 C- |8 A3 q9 i) B5 S0 g& ?5 g! `) _+ A
解静力学平衡问题的一般方法和步骤:
: o5 Q/ g4 H6 c2 G
4 b7 w2 m$ v; A* _! ~1.选择研究对象 所选研究对象应与已知力(或已求出的力)、未知力有直接关系,这样才能应用平衡条件由已知条件求未知力;
; f! h; ]# t1 W1 |. w$ y- \& n, c" t
2.画受力图 根据研究对象所受外部载荷、约束及其性质,对研究对象进行受力分析并得出它的受力图。 \' L' V8 E7 i
) [5 o+ g' a9 L
3.建立坐标系,根据平衡条件列平衡方程 在建立坐标系时,最好有一轴与一个未知力垂直。
" ^ s* L; \ \! c0 r6 k$ X! ^. Q$ p/ z. G% \2 q# U8 W! a
在根据平衡条件列平衡方程时,要注意各力投影的正负号。如果计算结果中出现负号时,说明原假设方向与实际受力方向相反。
$ ~& J& Y$ K' H. }2 P- \4 s
5 D8 B% S* a- [# r* w, q& l6 X+ F2.2 力矩与平面力偶系! P/ `8 U* Z# s
3 C6 W8 M+ T. t( ]
2.2.1 力对点之矩?(简称为力矩)
) Z$ G$ _7 ^$ h2 ]$ F4 u2 W: j7 D7 n. G# @ k0 |0 \
1.力对点之矩的概念
/ V9 U: W7 R' j7 L" q8 i z8 E( ^/ b1 _3 ]$ L6 j
为了描述力对刚体运动的转动效应,引入力对点之矩的概念。
" _; ~$ m1 J( S9 ~, V; j. i. b. o& |& T# p
( ^5 E/ d7 z Y' a' M9 e& G
0 |1 c. A Z$ x3 B
力对点之矩用Mo(F)来表示,即 Mo(F) = ± Fd
; d; H5 Q" e: k" |1 w: A! Z+ Z# ]1 j* t' |( R6 I
一般地,设平面上作用一力F,在平面内任取一点O——矩心,O点到力作用线的垂直距离d称为力臂。+ w1 M9 d$ U! ?: \6 I% {
5 ~6 _8 S% N& t8 z
& ]7 G, ~3 |8 |3 Q7 v- k0 i8 F o' r3 \3 f$ K3 a: v" j
Mo( F ) = ± 2△OAB % V. T) V2 U3 I$ u
% L- p) Y2 _1 B. Z力对点之矩是一代数量,式中的正负号用来表明力矩的转动方向。
9 m% J6 Q' H7 r: {, G$ {
' ~4 Y2 s/ Y3 N4 }& o矩心不同,力矩不同。 : F+ d$ O& P8 s) c, J' x6 J
& P0 a% S# N! b& l' K+ R: E
规定:力使物体绕矩心作逆时针方向转动时,力矩取正号;反之,取负号。
?5 Q3 h1 l: G& m. D
- u7 W& M4 C. m( c- ~1 t2 l! j; w力矩的单位是Nmm。
, j: X* g& d5 ] e, W
- B/ y( C' T# N4 w6 v0 L由力矩的定义可知:6 K$ h0 t: c- y) R; _
) \9 E |9 n4 J9 ?: [(1)若将力F沿其作用线移动,则因为力的大小、方向和力臂都没有改变,所以不会改变该力对某一矩心的力矩。
! k8 ~: x1 {& z' J
" l# U/ I1 |3 S& z2 o% W& M(2)若F=0,则Mo(F) = 0;若Mo(F) = 0,F≠0,则d=0,即力F通过O点。
+ N! b; @& m; u$ F$ w- P0 A$ L% Q5 a( h( l6 u; H6 r4 l( Q: @& {' {
力矩等于零的条件是:力等于零或力的作用线通过矩心。 & p4 H j* `2 X) N* C/ z
( l) r# {* H, F& t. ]$ x1 ]: Z5 |6 l2.合力矩定理
j2 u' N' C# ]* ^4 y7 |: G: j+ m- j
设在物体上A点作用有平面汇交力系F1、F2、---Fn,该力的合力F可由汇交力系的合成求得。8 y( l5 ~% D7 ]& [' a2 K+ h
$ S1 J, @3 J2 i3 E2 a J l2 I
4 O: n0 b% i. i0 A6 ^. G6 {, \/ b
# B3 _. g" Z3 @# ]+ q7 u' X: G- S
计算力系中各力对平面内任一点O的矩,令OA=l,则# \1 v4 B6 E7 N5 D
2 i8 g( O+ K; H( P4 HMo(F1)=-F1d1=-F1lsina1=F1yl7 ~& c u7 b( A, N) {$ ~
5 N( P: I& O+ h( X+ CMo(F2)=F2yl7 T. e2 P$ |8 v. ], g+ x) f
9 X9 }; i4 y4 k$ c' cMo(Fn)=Fnyl
% A8 ?* r" {+ v: P/ ]9 s0 a5 T9 h W3 A- |1 z
由上图可以看出,合力F对O点的矩为) I `# G, S2 E$ x
9 I# ?. M) J3 F4 a
Mo(F)=Fd=Flsina=Fyl
4 X1 X) e0 ]0 ^1 k3 r- j: t3 v7 L
据合力投影定理,有
9 {4 h/ u3 v1 Z/ J2 @
0 t, F8 w4 Q ?% u, u! P$ Y" WFy=F1y+F2y+---+Fny6 L+ T& L+ P" i( |! `( K
# |5 {' b; W: g- \2 l) m% {
Fyl=F1yl+F2yl+---+Fnyl9 \& u5 S O* @5 l+ \1 z L" f: l
3 W& F5 X0 `( X* B, S+ l/ I即
7 i/ N6 C$ T7 Q5 j+ W, d6 ?7 X+ C; ^2 [/ Z. j1 N% l) Q
Mo(F)=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn)
/ `3 L. a% D7 f8 _% P1 j2 D0 }+ s
" V4 X3 ^/ ^: u, \3 b9 K) g + o! {* W. S* L% Y# f' }
* ^! O, s1 P- V+ p5 y9 @
合力矩定理:平面汇交力系的合力对平面内任意一点之矩,等于其所有分力对同一点的力矩的代数和。3 q3 i, E3 [9 D1 F3 `9 Z7 D
7 m& x1 ~: a9 b- f4 ]3.力对点之矩的求法(力矩的求法)1 Y. s/ W$ I4 ?' Z( D. M) ?- l
/ Q" F. i- p& Q, S p(1)用力矩的定义式,即用力和力臂的乘积求力矩。
: U; _, m; G# _9 s" a! M
, A7 d2 e' E5 y% a注意:力臂d是矩心到力作用线的距离,即力臂必须垂直于力的作用线。?! _0 m1 b, A! [2 r7 @) w
( Z9 f3 {: z) E2 W0 c$ I( P" _8 }3 a$ Y(2)运用合力矩定理求力矩。力分解
4 g1 q, z+ b/ e& C: G% V7 n1 E8 K6 Z- c6 K1 p
例2-3 如图所示,构件OBC的O端为铰链支座约束,力F作用于C点,其方向角为 α ,又知OB= l ,BC= h ,求力F对O点的力矩。
0 n! ?6 j8 }$ l+ }( I# u6 {" P3 P9 ]
( l [. T/ s5 U9 B* Y1 D" M9 k7 h+ M) ]. O7 A- Q
解 (1)利用力矩的定义进行求解 2 A2 a! w/ {5 G# h; l
' N3 z0 A2 w' h+ L6 A$ n% p& s 1 H) u$ M7 h Z4 {1 T
& c0 T! D$ x+ `/ \, G3 }
如图,过点O作出力F作用线的垂线,与其交于a点,则力臂d即为线段oa 。再过B点作力作用线的平行线,与力臂的延长线交于b点,则有: c2 C) b, O1 C! K/ F
7 I" i& s7 F! B3 Y& V
) @& ~: l6 C) C; p7 f
. ?: ]% I3 ]! ]8 b7 z( T
(2)利用合力矩定理求解
+ N# \8 e0 w- q) G3 [) D" Y6 w
$ e7 X( h) b2 [% P将力F分解成一对正交的分力. k9 c4 g+ ?8 ~) V$ _0 d
* \) h$ d0 z8 a: M$ l1 k6 I- l
" h+ y3 |6 ]( i- `/ X) S# O0 {' h" |
力F的力矩就是这两个分力对点O的力矩的代数。即, D7 P W q1 G( a* M5 U( C; F: c: `
7 t8 J7 f% h+ G8 o& e# O* W- KMo(F)=Mo(Fcx)+Mo(Fcy)=Fhcosa-Flsina=-F(lsina-hcosa)" _. `; G8 C- T# e
+ t& m. \8 z; a8 u: e
2.2.2力偶及其性质/ Y' Y8 L9 D3 u$ b/ B* H) h
9 o8 I- k, U) h+ w
1.力偶的定义
7 t% T( m2 D5 }) I7 y& M5 M4 T0 `8 z! n! l
在工程实践中常见物体受两个大小相等、方向相反、作用线相互平行的力的作用,使物体产生转动。例如,用手拧水龙头、转动方向盘等。
# J9 s0 j, e/ E; |6 H) p+ M# `4 ~1 ]
; P ?1 r# K8 e7 u ) J) m; `& E0 j' L& J& S/ D; L
/ R- ?6 [! X' S* D5 }力偶——大小相等、方向相反、作用线相互平行的两力,如图中的力F与F'构成一力偶。记作(F,F')
/ U _3 A+ Q" G" x Z( }1 t- b; E$ q* r. f7 y
力偶作用面——两个力所在的平面- J* Y1 G2 {8 O; z0 l# p
, E0 R6 s5 F7 O) y J0 M- Y5 Y力偶臂——两个力作用线之间的垂直距离d, G1 i" N( s& T$ ?
* m' @8 ]* j: \5 V
力偶的转向——力偶使物体转动的方向
+ L7 ]2 H n" h
$ j' P' y, t5 y; k. k) K7 n力偶只能使物体转动或改变转动状态。怎样度量?
0 X5 Y4 u1 q" y% \# R
+ E0 q# J; F0 |8 _3 } e力使物体转动的效应,用力对点的矩度量。
& S$ A8 u2 U2 F q$ r4 F1 k7 `% ]- u3 R3 y1 r6 j5 `
设物体上作用一力偶臂为d的力偶(F,F'),该力偶对任一点O的矩为8 X: f" ^9 v" x, }+ z
, K) W# k5 @2 o1 {$ ]- o9 z! W! f
1 j( k# _- u, d, M- X7 `& o! v" D% C# `' j1 |' p& O9 `1 y
Mo(F)+Mo(F')=F(x+d)-F'x=Fd
i, v6 f* ^$ O! z! `3 N( J
' t5 w+ D7 D3 z* W% ]6 X7 }4 X! h由于点O是任意选取的,故力偶对作用面内任一点的矩=力偶中力的大小和力偶臂的乘积(与矩心位置无关) z5 `9 r: B4 `) J% ~1 H# h) [
: L9 F4 `8 @! r3 {+ z4 t
力偶矩——力偶中力的大小和力偶臂的乘积,记作M(F,F')或M
2 [- c4 A* ? n6 d* X. T
$ U Q- t7 t2 ]# u. I" }2 ]2 A) YM(F,F')=±Fd 规定:力偶逆时针转向时,力偶矩为正,反之为负。 v9 N9 i4 R$ a" y& f# h
8 Z; ^; |+ w; s# D7 @5 Y2 a力偶矩的单位是Nmm。 力偶同力矩一样,是一代数量。
1 `( M Z1 f5 g5 {) f
+ P! f1 v7 g+ }- O* h2 O4 _6 S2 e9 s* cMo(F) = ± Fd 5 T! Q: v9 `0 @# D# V
1 |+ ~1 p, b: M7 L# Z1 _8 S
力偶的三要素——大小、转向和作用平面' d4 A; u: n) c
* L( u8 j/ H4 e' r3 X2.力偶的性质
& H6 ~( d% ~) {! X4 p4 G( v
/ h$ b/ k$ ?& ? ~, T4 A# n(1)力偶无合力。
& n. ^& \! |: I% h0 j6 y6 y, ^ R5 ^1 s- ^' Q+ A! [: E7 f, [' s
力偶不能用一个力来等效,也不能用一个力来平衡。/ _% e, J: E! f! {& m/ Y
6 b, D; U$ E! B. c8 L可以将力和力偶看成组成力系的两个基本物理量。
7 V) N G, y9 ?- N. S; I6 ^0 i, d5 d# f* d* x# V' Z: B3 J* k( q
(2)力偶对其作用平面内任一点的力矩,恒等于其力偶矩。
# }( G' K1 Q- d8 d! N! S& a# `# ]0 z( Q- S7 l7 D- x% U
(3)力偶的等效性力偶的等效性——作用在同一平面的两个力偶,若它们的力偶矩大小相等、转向相同,则这两个力偶是等效的。
. t2 [6 {3 {% N& t4 j
+ [) K6 P8 s; A+ v2 Q: w力偶的等效条件: 2 g g6 W7 |; t
$ z! d. |* O; O; c3 b# D' p
1)力偶可以在其作用面内任意移转而不改变它对物体的作用。即力偶对物体的作用与它在作用面内的位置无关。! S. |7 x- l! ]
4 C% V$ u2 P6 g; ~8 n' |, J6 l2)只要保持力偶矩不变,可以同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长短,而不会改变力偶对物体的作用。8 w% }7 G& J. C n4 Y& V
2 X; X5 G0 c3 O* k* N2 d2.2.3平面力偶系的合成与平衡
% l( H# m3 e5 j- l8 g) N7 ~+ q' j/ j! h
平面力偶系——作用在刚体上同一平面内的多个力偶。
* V: i/ z" y" R& u
* X U% |2 `# G3 p$ n' c; W1.平面力偶系的合成 , T; d* W* j, f2 U' [! ~
( t; Y+ d6 o5 C7 l2 Z: \
例 两个力偶的合成
( |$ }6 }, X3 Y$ j% U0 k4 a& T4 l3 e' f7 D' W* N
* w+ `' i) s+ ^5 O& X
M=M1+M2+---+Mn6 \( C0 _" S* m/ b6 ~
; I$ _8 {5 S( [% Z
. e% r8 c2 D/ n6 G8 i————力偶矩等于各分力偶矩的代数和( M( x' U$ v; l# i0 d/ P8 v* g" i
! R! c8 L% K, l2.平面力偶系的平衡
/ l+ R5 R2 S" S' V
! E" o1 q& A( S5 I平面力偶系合成的结果为一个合力偶,因而要使力偶系平衡,就必须使合力偶矩等于零,
* }" w. j: J6 S/ D9 |! s* p% N' d6 w( f* E& U* ~
例2-4 梁AB 受一主动力偶作用,其力偶矩M=100Nm ,梁长l=5m ,梁的自重不计,求两支座的约束反力。
/ n# \3 S7 Y0 g ^0 l! p: c1 U- B. g9 ]: p r
! i, F2 X0 k, f1 T9 A
2 S& Q0 K! J' A; `% ?! V解 (1)以梁为研究对象,进行受力分析并画出受力图% m9 K: V' m6 C8 O9 A
- L0 o+ G+ ^8 U6 o- UFA必须与FB大小相等、方向相反、作用线平行。
/ x+ T/ K5 i4 T, t; x% Y& C& ~. J8 n$ v- N2 k. f- l% W
(2)列平衡方程
5 L* c/ b6 S2 Z f* n: I3 T! b( Z( b6 B# D# Z" J9 L
9 Y! s' c1 I8 n$ E) H3 s7 y
8 z4 f9 c9 d, n4 H2.3 平面一般力系5 L5 @! S( w7 p1 s6 `" @
0 N, J; m, u( a! T( u平面一般力系——作用在物体上的各力作用线都在同一平面内,既不相交于一点又不完全平行。
. k4 e2 Z; [. Q: X; C! z- N3 M4 D6 t1 `
0 Z$ f( D6 \, s
% Z1 G; f4 x- _5 |! d; e上图起重机横梁AB受平面一般力系的作用
/ @8 V$ p% r9 z+ X2 r/ X4 T8 u- Q% V0 V' W0 Z! G) ^, z. {) L
2.3.1平面一般力系的简化7 _5 O1 a; y9 L% h$ |6 \. J2 _% N2 Z
" s, G& d3 \& S! }' g& V5 z% _( d
1.力的平移定理力的可传性——作用于刚体上的力可沿其作用线在刚体内移动,而不改变其对刚体的作用效应。8 o G: J5 |- z" o& T S
- X. V$ u( G" N' p5 y; S
问题:如果将力平移到刚体内另一位置?5 N' x* N {" o1 T
# M; P6 f! w# r将作用在刚体上A点的力F平移动到刚体内任意一点O,/ i, x( i# b. A3 C& p" X
# a, ?* ^' Y1 R5 ^- a
! J; X+ i9 {5 K: I: \. N1 W" }6 {5 |% i) z* u$ Q
附加力偶,其力偶矩为7 l2 O. |) D: ~* S! h
. G7 c( Z- j% W( W& O+ F( c8 X
M(F,F'')=±Fd=Mo(F)3 q: d. L! n& I. y2 X- T7 _% F. ^
: T: u! W/ a; E) p5 C r+ e3 \
上式表示,附加力偶矩等于原力F对平移点的力矩。
& l) _3 |/ w# j; e) r0 w/ h1 M. J' r; e, z# @
于是,在作用于刚体上平移点的力F′和附加力偶M的共同作用下,其作用效应就与力F作用在A点时等效。
+ U! L- |" ^3 A: Y, E9 K% c# { r! \! r
力的平移定理——作用于刚体上的力,可平移到刚体上的任意一点,但必须附加一力偶,其附加力偶矩等于原力对平移点的力矩。3 A P I/ `# g" C# ~7 C
2 H D' l7 e' n0 K
根据力的平移定理,可以将力分解为一个力和一个力偶;也可以将一个力和一个力偶合成为一个力。
& e1 [. h; ^ d. q/ e2 t# i. E) ?: ]2 P: X
]/ [7 K! v4 U ^: Y
2.平面一般力系向平面内任意一点的简化
) v2 p n8 f& D h
+ c) N d6 x0 y0 L' @ $ S1 t/ F( P8 f0 P1 ~" q$ j
$ K3 I7 p* x) |6 U' Z* U2 Y' b$ V
α——主矢与x轴的夹角
2 ]: Y+ y$ ]. j3 R& q! v5 F( _- v" c. @
; v+ p! o- t4 P! B' b% t3 gMo——平面一般力系的主矩 1 d9 `+ r4 B* L& E& B! F
. c3 i/ G4 g% k, O* R; l主矩=各附加力偶矩的代数和。
8 W4 d& I" A2 l* r0 l0 D0 l! e% y( q$ P& x. l
(由于每一个附加力偶矩等于原力对平移点的力矩,所以主矩等于各分力对简化中心的力矩的代数和,作用在力系所在的平面上。)3 h S5 }8 k/ I% x/ `
2 F/ L5 Z1 v; B& e( \
Mo=M1+M2+---+Mn=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn)
+ ]+ D! K9 v/ f t3 f: w: [
- `/ N% M% H8 d) g) Z平面一般力系向平面内一点简化,得到一个主矢 F'R 和一个主矩 Mo,
) N1 u7 W4 g& \; A1 {& m( d! ^9 ^# E
- V: v8 i1 R6 r: G- D1 N1 i 主矢的大小等于原力系中各分力投影的平方和再开方,作用在简化中心上。其大小和方向与简化中心的选择无关。 , F' G5 y8 u0 c3 L
0 j' Y* |8 d/ H+ G" E' R 主矩等于原力系各分力对简化中心力矩的代数和,其值一般与简化中心的选择有关。
! h2 r& ^9 _6 R8 a$ Q- q9 G( ^9 X1 V, d D
3. 简化结果分析
6 ~) F, W( D5 y2 I" W/ r' F1 P' W4 k+ M. S
平面一般力系向平面内任一点简化,得到一个主矢 F' R 和一个主矩 M o ,但这不是力系简化的最终结果,如果进一步分析简化结果,则有下列情况:! K/ k2 D' ] W/ k) g& g& M
) B7 z$ K1 ?8 T+ w. }F'R =0, M o ≠0
1 u$ w6 I( N7 N# D& v5 [* }3 z7 w( P4 t5 K8 g6 [8 A3 W v
F'R≠0, M o =0 / H( F+ F4 J$ t! c* q
7 X4 z5 ]6 Q. }! F& p H2 F4 Z
F'R ≠0, M o ≠0
, r! \( B4 f! v5 U/ g9 X2 m" G9 W J! ^2 z8 c' H9 `
F'R=0, M o =0(力系平衡)
) x7 d b, W/ H* P% G! C6 g( n' D: `* l1 P
2.3.2 平面一般力系的平衡2 h0 ^# s% ?+ T+ ]8 q
* z2 I8 S/ d% @3 ^8 j1.平面一般力系的平衡条件 4 J0 X9 [: h0 H! m+ V0 T
- V! o, P) _4 W
平面一般力系平衡的必要与充分条件为:
) }7 d e: h+ J9 @; [' D
( p' ^0 ~* I0 [' h
( U) T3 g7 q, T) S% U+ I3 k/ C! b, i4 |* B
. ~( }, ]7 F0 r; e, O' i2 Z9 h) G3 _3 U5 x& ^
2.平面平行力系的平衡条件
& o9 a, _: U* V( \0 g" ] g; x
8 ?/ |3 ^9 ^& {# k平面平行力系的平衡方程为 ) L& h( |1 t+ U( A0 E( T2 B
1 K: s) P; i' G 2 ?" R0 p q+ \. r9 r5 o
3 E0 d2 \9 ^5 [9 ], l* o; O平面平行力系只有两个独立的平衡方程,因此只能求出两个未知量。 ( |# Y, t- B' C! q
7 |8 \6 h- d& [ s2 z
例2-6 塔式起重机的结构简图如图所示。设机架重力 G =500kN ,重心在C点,与右轨相距 a =1.5 m 。最大起吊重量 P =250kN ,与右轨 B 最远距离 l =10 m 。平衡物重力为 G 1 ,与左轨 A 相距 x =6 m ,二轨相距 b =3 m 。试求起重机在满载与空载时都不至翻倒的平衡重物 G 1 的范围。 . f! h. J; A/ B9 c
l7 `2 P" d/ ?2 Y" S , F+ A" i1 ^: d1 i2 b( o, l
; k B y2 P6 ^3 S. T. i, {8 `解:取起重机为研究对象。1 b- N/ \0 c6 b: f. U# u
* `9 Q% f& O. ?# r" f是一平面平行力系- P! A+ Q+ W& I/ _, G( r
) j! {5 C8 a) E# ^( R! s& g
3.物体系统的平衡条件 & U. l3 z5 j7 e6 b
- c4 h! D9 F/ i3 C物系——由多个构件通过一定的约束组成的系统。 9 S* h) e( }0 k2 f. s" S
; @) F9 T# u( R) @% D$ l7 E 若整个物系处于平衡时,那么组成这一物系的所有构件也处于平衡。因此在求解有关物系的平衡问题时,既可以以整个系统为研究对象,也可以取单个构件为研究对象。对于每一种选取的研究对象,一般情况下都可以列出三个独立的平衡方程。3n
, V6 M( b v- _
# N* [8 i8 }) c/ M/ K物系外力——系统外部物体对系统的作用力 3 `; S8 n/ q0 d
3 n9 u0 p# n! f
物系内力——系统内部各构件之间的相互作用力
8 o# h1 z9 B- A* v( z* u$ ~* w* k# w5 V
物系的外力和内力只是一个相对的概念,它们之间没有严格的区别。当研究整个系统平衡时,由于其内力总是成对出现、相互抵消,因此可以不予考虑。当研究系统中某一构件或部分构件的平衡问题时,系统内其它构件对它们的作用力就又成为这一研究对象的外力,必须予以考虑。 |