Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Mekhanika.pdf
Скачиваний:
578
Добавлен:
23.02.2016
Размер:
20.39 Mб
Скачать

3. Система параллельных сил

Решение. При опрокидывании тело будет поворачиваться вокруг точки опрокидывания.

Выберем декартову систему координат Cxy так, чтобы начало координат совпало с центром тяжести тела, а одна из осей была параллельна поверхности, на которой стоит тело. Разложим вес тела P на проекции вдоль выбранных осей Px и Py (рис. 3.12, б):

Px = P sin α, Py = P cos α.

При падении тела точкой опрокидывания будет точка А (рис. 3.12, б). При равновесии тела сумма моментов всех сил относительно точки опрокидывания должна быть равной нулю:

M A = 0, Py b Px a = 0, P b cos α − P a sin α = 0,

откуда tgα = bа, α = arctg bа.

Тело находится в равновесии до тех пор, пока линия действия веса тела P не совпадет с линией n n , проходящей через центр тяжести тела (точка С) и точку опрокидывания А. В момент совпадения этих линий тело будет находиться в состоянии неустойчивого равновесия.

Ответ: при угле наклона поверхности α′ = α тело будет находиться в состоянии неустойчивого равновесия, при α′>α тело опрокинется.

3.5. Распределенные силы

Вмеханике рассматривают силы, приложенные к твердому телу

вкакой-либо его точке. Такие силы называют сосредоточенными.

Вдействительности силы бывают приложены к какой-либо части тела. Так как все аксиомы и теоремы статики формулируются для сосредоточенных сил, приложенных к твердому телу, то необходимо рассмотреть способы перехода от распределенных сил к сосредоточенным в простейших, наиболее часто возникающих случаях.

Распределенные силы характеризуются в каждой точке числовым значением и направлением вектора интенсивности этой нагрузки.

Величины распределенных сил задаются в каждой точке их q (Н/м). Сила действует на единицу длины.

77

И. В. Богомаз. Механика

Равномерно-распределенная нагрузка. Пример равномерно-

распределенной нагрузки приведен на рис. 3.13, а. Если сила распределена равномерно (интенсивность постоянная), то ее равнодействующую вычисляют, умножая интенсивность на соответствующую площадь или объем. Пусть на участке AB, длина которого (рис. 3.13, б), равномерно распределена нагрузка интенсивностью q. Равнодействующая Q направлена параллельно равномерно-распределенной нагрузке, приложена в середине участка AB и равна Q = q · .

а

б

Рис. 3.13

Линейно-распределенная нагрузка. На участок AB (рис. 3.14),

длина которого , приложена линейно-распределенная нагрузка интенсивностью qmax. Равнодействующая Q параллельна qmax, приложена

в точку, которая делит участок AB в соотношении 13 : 23 и равна Q = 12 qmax .

Рис. 3.14

78

3. Система параллельных сил

Примером линейно-распределенной нагрузки может служить давление воды на плотину высотой H, изменяющееся с глубиной по линейному от поверхности воды закону q(y) = ky (рис. 3.15, а, б).

Распределенная нагрузка характеризуется равнодействующей, величина которой в общем случае равна

L

 

Q = q(x)dx.

(3.8)

0

 

Линия действия равнодействующей Q параллельна распределенным силам и проходит через центр тяжести этой площади (рис. 3.16, а). Вопрос о вычислении центров тяжести площадей будет рассмотрен в главе 5.

а

б

Рис. 3.15

а

б

Рис. 3.16

79

И. В. Богомаз. Механика

Величину равнодействующей Q, когда параллельные распределенные силы не перпендикулярны поверхности, вычисляют по формуле (3.8) и раскладывают на проекции по осям координат Qx и Qy соответственно (рис. 3.16, б).

80

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]