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3 [. \: @- ~/ D/ Q' \' l
. ~, w! x S- t7 c请看下面 力学教材
! H5 l g% ? O+ I/ A
- i0 L8 U, A3 g& y2.1 平面汇交力系
# D# s, V9 W* U
* q# @' _5 w! `6 f9 V# s9 d, u平面汇交力系的工程实例:
6 @( C4 ]1 F0 Z1 d( A- E+ c5 l9 Z6 K! L' j, U
0 U1 o# p/ `# a7 j, O, t
! \4 r# m7 q" d
2.1.1 力的分解
! E& }$ t# @8 `- m$ W5 c
# N- R0 X9 Q* }' A) _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;( x" A" q1 d+ Y3 M! h s! O
+ g$ U3 o9 u8 [7 h' o" u2 ^- v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。
7 K' s3 O( P! E Y6 J8 c
% I) b2 D7 n& Y' \% \) b2 ~2.1.2 力在坐标轴上的投影
% w. O) }7 k* L7 {* ]0 H7 G- b% R" l0 ~/ Q/ w: @. P
- A i& n& ?6 P+ J
& [ L1 C6 n+ L$ p1 P# @ c
3 ~6 r- f. [4 J3 C
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。
6 v c, H9 K' @# f( [8 V7 y3 O# X
& q+ J q2 n3 K! k - @/ p3 f3 m. P( t$ r# b7 n
" C2 y& n8 l, {7 H8 c2.1.3合力投影定理
; Q! R: { t3 g7 M3 M* y1 R0 G# j' f: ?3 N
) I2 k# m6 h0 m* } W, z
~( Z M6 ^, |# t5 n8 D5 [8 u9 T# U
- u, _! m2 u+ E8 r! {# ~) ?* Q
G/ g& x/ a1 k ; I6 U( d: E" C
/ \* r/ Z$ U5 d: }/ C
+ g+ r7 b/ B+ ?% i
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。
, X R# l: m' K S/ [0 ]$ g/ t
4 ~ v$ o6 ]2 V4 j2 ?6 {2.1.4 平面汇交力系的平衡条件
) E8 s9 D) y% k/ q/ _/ h
8 ^5 z6 }6 g6 L/ a8 L% V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
; l2 Y K7 E2 S( ?# g/ \' ?/ c/ a) d" l8 ^( h
5 s8 R/ N9 L+ o$ l8 s; c4 c
" S. h, I$ p1 U0 z# R- @: _" [即! t. J2 Z( J W& P& @8 q. a: z
4 W8 Q) U/ F' H7 K, r) e0 d$ l
; {, I; C7 J$ i6 l% B y) l $ H: ^- y+ U& S7 ?2 I
0 J$ U# P- c" W2 c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。
6 r: I; d" a7 O* F6 X; N: s! E$ b- G
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)4 s+ ]; p, A; j' ?+ D. X
B0 a, s0 Z. l: \6 u# {9 k , g; h, O7 x, y+ s8 b6 O# I
7 H: {) y3 {, P3 p9 @ j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。0 {& ?$ F4 e; }0 T+ p5 n$ t
: N& `. {/ b3 n5 w7 N
, g+ a2 V; g% z3 p2 u8 ]
3 @# T% Z/ v' U1 Z2 k) w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
7 r J/ z% y/ O) F4 W i; [. n8 v/ E6 R/ x& {
* L; Z$ L, L6 e8 T9 w' d, {1 f1 k4 L& _' D
解静力学平衡问题的一般方法和步骤:6 _6 X ?+ K/ g7 h
, ]7 d4 L9 [: Z$ V1.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;# |) v- f5 v( t; V1 _
! a9 G; Q, A/ @6 }; I) ^; Y2.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。
& F9 ?# w# J& W7 \# s
% G8 P1 k5 P- p# T' M$ L* X0 g" J" D3.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。% I& y/ j. h: y k
9 B) i0 S6 g7 _! {' C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。, K: T6 i# w5 ?, J% m
5 l! P0 r3 K, y4 Y6 m4 _, T5 d2.2 力矩与平面力偶系7 _! e+ J& |, [4 o, \$ M' ]0 t
7 G: e( ^% e! H) ~! N& L% s3 ~2 L
2.2.1 力对点之矩?(简称为力矩)
# Q) D5 D/ D8 H; S. l9 d' A9 i
3 J! i3 w' @" y2 q( l5 r ^9 l$ [1.力对点之矩的概念
. R$ l y( c5 A& E3 T
7 E# g2 e( A# @0 [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。
* N' O0 v. O% C- J( h
$ Z4 f2 X7 C6 a5 {4 ?
4 W0 ]) ^* H3 ~- j( y# T7 @) y. o a
4 y. B4 ?. ]4 t% l9 t, b' [% n+ s力对点之矩用Mo(F)来表示,即 Mo(F) = ± Fd; ^2 T# X* |8 @, U
# |9 I& @3 |. P6 N* s: C6 o( L" D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。
) L* k& c: s8 @0 q: D; n# }/ [; O
* B+ A, [" D3 D+ r* B' I4 ~* `- J
, g0 C G! L" [7 Q* M) ^
Mo( F ) = ± 2△OAB / g) R3 |1 w- T: H
& g" M. O( @4 S. T$ f
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。* z5 M, V/ }/ Y& @# [" t* O' \
: E5 m7 f% B6 K6 r
矩心不同,力矩不同。
$ H8 o8 P' Q3 f7 A# D6 d' T7 B+ `& ~+ P4 I) O' f
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。 4 ~4 g! h3 k5 }/ L4 S7 j
4 g7 F6 f, ~- ?) u2 S: c力矩的单位是Nmm。- x2 d; Q7 \, V& I
% V, y& y! n, u5 m由力矩的定义可知:
: W( @" M h& H5 k
- G$ {- }9 S4 i8 H(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。" A4 E: a! u, a! m; E8 r& t! G
5 M2 f K, j9 a* D+ _+ z(2)若F=0,则Mo(F) = 0;若Mo(F) = 0,F≠0,则d=0,即力F通过O点。 - [, Z& w/ R: N
- |+ ?, i, R( V, o1 x# v; z! d力矩等于零的条件是:力等于零或力的作用线通过矩心。
( O% e u7 Z5 v; _' W
& F& m0 F0 O$ l* @) P$ i2.合力矩定理0 H- A1 H* C- l E
% G! s2 p' m& G+ ^' Q6 g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。: d# M5 W! f/ a% R; V \
- e& h% ?7 K6 j# S) t, _ 5 F4 f9 i$ i; b7 {
: n( |( N) R0 P
计算力系中各力对平面内任一点O的矩,令OA=l,则, _8 n2 K: r+ A$ B4 i
1 i3 {2 ]* F4 _4 l' F9 W7 \
Mo(F1)=-F1d1=-F1lsina1=F1yl! m: ~* r' F }$ n3 n% [$ R
7 H; H R X. }1 @# T* w
Mo(F2)=F2yl; {- [; y) Z" L* ^# \ ~9 \
+ m2 g& c% ]3 _1 `8 T# D" QMo(Fn)=Fnyl
: I: p5 ~% r3 C2 n, ]/ L' \( A# E: H5 l, q* _6 C
由上图可以看出,合力F对O点的矩为
; k( Y: H! `4 S0 G( F* w+ H
- q6 T5 i9 I L* K' ]0 MMo(F)=Fd=Flsina=Fyl
+ g" u. I1 K k' h& Z5 m
; J: }- y; {, J( X6 B+ p据合力投影定理,有0 X3 H" c$ G7 `/ z2 h, b8 l- {: s! ]
* _: z' F% @/ \/ c3 s$ \+ iFy=F1y+F2y+---+Fny! d7 U6 e$ s- q" B+ `" \
" A. ^* N. `5 |$ W8 y* }7 S
Fyl=F1yl+F2yl+---+Fnyl
$ Q$ }2 m% \1 K3 P/ {& \. h+ ^& r
即 2 N7 @5 F/ `5 ]7 l
6 m3 r, q, T8 E
Mo(F)=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn); C! {% }. b* w8 u: t; _! Z3 T( l
% z# O6 U/ K. i) T3 C! n 5 ^4 D6 R3 o; K& C
+ ]5 l$ ^' | G5 c: F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。0 O. I5 b9 Z" i9 [9 M
3 e) r9 G7 c! p9 f( X/ ]3 ]3.力对点之矩的求法(力矩的求法)0 Z0 `% a( V I$ E7 g. _& s
. {8 M8 G/ o9 E+ N t
(1)用力矩的定义式,即用力和力臂的乘积求力矩。
# n! L# h# w% s) f5 L+ n' k* H6 j% p3 Z/ e- `+ E9 L: ?9 Y
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。?
" V0 o4 e# C8 ]: `
( `' F6 l( h' Y- h% }(2)运用合力矩定理求力矩。力分解
& G0 @5 D/ ?6 m: R: `! p) h' l1 ~5 R: ?! {& a9 N
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。, _3 \5 d% P% i0 U/ @5 u
6 y9 e9 B8 z- K! h4 T
4 R9 Q4 b; q! S+ E. r1 x
- X/ P* b6 O1 w4 Q; ?0 V# q" `$ _# d H
解 (1)利用力矩的定义进行求解 ) W2 c0 I: O+ f
( G- I+ L) n+ Z1 T
2 V) E, c3 [' J3 ?8 `4 _( h( o; J
! N7 x# U$ }* t8 T( k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
+ o2 z# l: s1 V% i/ c+ Z+ B! J5 D0 n1 S" t7 Z& h+ K
2 [. Z8 Q9 U/ ?$ J) b! B0 n) i
Z b% r3 a4 \+ G; F9 v. @(2)利用合力矩定理求解
b; X( b6 D4 D
6 T5 T/ H. ]1 T# y0 k: C8 g将力F分解成一对正交的分力% h/ g' J3 ^! a; k, a
4 o& v; R- f. E; t2 ^
5 X$ v6 f. L. A0 y! Y" C( L! c) `- {; L* r
力F的力矩就是这两个分力对点O的力矩的代数。即. V/ k& Q" ?5 S4 I* _
8 ^8 c; l* K* |7 S0 \3 v, uMo(F)=Mo(Fcx)+Mo(Fcy)=Fhcosa-Flsina=-F(lsina-hcosa)
4 G/ h% b0 f( ~9 L
6 r9 i6 p! p$ ^4 F) D% E) n4 s. u2.2.2力偶及其性质7 [/ b0 ?3 i) j5 i* ~
6 H2 s6 |! i$ R1.力偶的定义 . z ?) S; C* h$ {8 _' A7 A- L: C. H
7 `8 \' s0 `7 ?' h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。4 G$ [/ S6 q$ r( B7 i% ]: ^
+ A: t- r1 y) u7 i3 A4 z- q* y : q- _6 Z% H' l4 I
* ~% c2 p. i! v( g8 {+ q/ K7 U0 m% u: z- D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'). a7 F1 }5 D7 A; V1 H5 e9 Z
: y8 S' ?( n( V; R/ f1 t力偶作用面——两个力所在的平面
* N: }# w8 F; D+ Z4 ?8 t1 N. i4 a: E7 J" w
力偶臂——两个力作用线之间的垂直距离d
" @5 d4 S) Y% r+ p7 t2 [
* f/ `! i. g6 y力偶的转向——力偶使物体转动的方向
9 l+ |- D+ |* L# J5 A
( i9 X+ P7 i# g; o E; q/ C力偶只能使物体转动或改变转动状态。怎样度量?
2 r7 r7 N0 M6 s7 }
, e2 B+ R R7 [ g/ v. n4 W力使物体转动的效应,用力对点的矩度量。3 q( N& Y2 @( [% D3 J5 X ]
0 q8 n; b) j* `* {- Z2 R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
- D3 r9 q' O( y1 c
$ Y$ W9 W: M# G8 b3 K& N
* a( P' f$ {( q' T- b2 t# a
7 A8 c. c! T. ~6 j0 }Mo(F)+Mo(F')=F(x+d)-F'x=Fd
% [& d1 i5 ?% P
6 }# a' H8 H5 k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)
* D5 D) d6 O5 C/ F4 {) H
5 l& ]: P. H& ?+ I1 }" K& J. @6 U% Q n力偶矩——力偶中力的大小和力偶臂的乘积,记作M(F,F')或M% K. u/ H) P% i
$ I; @+ X2 b0 H( m4 gM(F,F')=±Fd 规定:力偶逆时针转向时,力偶矩为正,反之为负。5 k5 i. [( ]$ K+ Y" i
' I1 o, }4 f: \; R: j8 D
力偶矩的单位是Nmm。 力偶同力矩一样,是一代数量。
) H" q8 N1 k2 C& J2 ~6 l) \/ A6 [1 v) Y% X
Mo(F) = ± Fd 6 @' E0 W0 J" f/ T- v. T
/ u$ {& q" v2 n% t! U- }; D
力偶的三要素——大小、转向和作用平面
$ \6 c$ E: S* @% j, n @0 W; g d6 r8 U/ A, r
2.力偶的性质
/ P+ J; i+ g, x) d
) z; B5 Y* B4 }1 o+ \(1)力偶无合力。5 R- R |3 Y; k; u
1 P9 g5 \' O k6 o' e1 T! Z* V
力偶不能用一个力来等效,也不能用一个力来平衡。& r7 M* ]# R% y1 B
! M" g' U3 e' m: u0 j; }2 f6 E
可以将力和力偶看成组成力系的两个基本物理量。 4 L3 C0 o' p3 ~/ V+ }
2 @3 W4 [5 s6 j0 A(2)力偶对其作用平面内任一点的力矩,恒等于其力偶矩。
7 s. d# h- j$ f" u: `3 S2 S5 i* A1 {9 _4 l' T0 s# L
(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。
- f/ A; M7 C; R/ B1 V; G7 K
7 I4 r4 N. ?! o. i, f* I: v力偶的等效条件:
7 l* c# g( c" r' |* [! p
# ]1 [# S$ {4 c/ G; v1)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。
* K# r- I4 r' Y) J0 |2 W! a g$ f f/ F
2)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。3 [" b7 B, J$ o/ x1 C2 e" C
, x* [/ b! X+ V; M# T
2.2.3平面力偶系的合成与平衡7 Y q2 n, D$ @* s
* f6 G* M% n: J1 }( I平面力偶系——作用在刚体上同一平面内的多个力偶。
7 I) N% G7 l2 B$ s0 h8 F( N6 r6 k) p5 N7 z/ t7 @( d) V
1.平面力偶系的合成
$ [( X; N* w6 _
1 [+ L0 D: ?7 Y例 两个力偶的合成
! @' W9 A7 h5 v4 b& x6 S L% A+ |
, a/ K# z/ s/ ^' E: N3 j 1 d; d) O! u2 M' [& z
M=M1+M2+---+Mn% U% u* w) N" P6 T6 g' i% x* m
) ?: h2 P9 G% e6 M
$ q; ^- K$ E$ U' @5 D5 M, G————力偶矩等于各分力偶矩的代数和% \( c4 f$ ~* L/ x) L* o4 u! ?3 ^
4 N$ N! @, c, K2.平面力偶系的平衡
& B- O! C" ]) K8 C3 D9 E1 d
9 b2 m! ^0 y6 q9 u4 R6 W0 ]9 @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,* d) `7 u I+ E3 ?5 t
4 W* R3 S2 q6 L/ l' X3 m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。 a: e# d$ U) o* V- l% ~) g5 Z
; ~ u+ x9 ?. p1 X
( m3 Z- N- h3 }8 P# m
/ q) p( I5 ^! \% U7 F8 ?0 B: M解 (1)以梁为研究对象,进行受力分析并画出受力图
9 K* g. F( | ?9 k3 Y7 ^9 O' [7 D2 r( S% N
FA必须与FB大小相等、方向相反、作用线平行。
2 ^1 O h; r1 g" [- a7 t
r! z/ w$ v% }! |(2)列平衡方程
3 S6 z: Q$ ^6 A, S* k
* ]* |: L. m) R2 |2 e9 f/ U ! F5 H% H0 d6 {# y: j- Q' ?% f
. b- l! `) U2 K% B Z
2.3 平面一般力系$ e& s2 s* y+ C1 f2 n' S( R
1 i* a' Z% |2 r! n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。8 X6 k9 E8 S3 S r. ?4 F! c
0 k4 E. |/ s/ B1 \& Y5 E 3 W2 e( g# ^( Q4 u: ?. t" E2 K$ K
; ] F/ s8 u& X6 X* U上图起重机横梁AB受平面一般力系的作用% u+ w! |+ \; c
! L( _7 Y) v, a8 w6 Y
2.3.1平面一般力系的简化: Y4 ?$ |; a& f" `
* Z9 v- @# P" d% m1 S1 p
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。
) h! b {5 ]" E- n' m* {, ^3 y# d5 G6 x% \$ g
问题:如果将力平移到刚体内另一位置?
0 j* u3 V% c4 u' G/ n$ ?
/ R# H b% J6 B/ d3 ~将作用在刚体上A点的力F平移动到刚体内任意一点O,
* |4 u4 P5 m T8 S1 V9 y `/ }
, `* J) I2 }! Y8 C 9 X( K4 r& G) |) U2 J. b
( L7 M0 H! {, t) t* V附加力偶,其力偶矩为6 L: @# `/ x0 v" L
% ?1 d5 D5 g! S) t/ j1 t
M(F,F'')=±Fd=Mo(F)
$ v* }5 f2 P q) v% g( u2 _8 n4 y1 ?9 j$ v2 A& e R6 T7 ?
上式表示,附加力偶矩等于原力F对平移点的力矩。! m* t8 n J& m" c) H
# N2 S/ l0 B* `5 X. Q! x" N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。
* O0 ?& Z' W0 S- ^" g7 \+ v# A. E/ P
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。 a0 Z' k- |2 T
& ]" f$ p: V! ^9 t2 F/ T# e
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。
" q' w; |; f* ?0 T
7 Z& F" U. B! b& t+ \/ v
0 V3 f. N5 M, @5 X6 ~, h' M2.平面一般力系向平面内任意一点的简化- K# d0 C! u4 ^4 I
; U+ ?% |. u3 B
9 Z4 ?$ ^/ x0 J& L % i. I9 m* Z+ F# @% y! O% A
$ _ \! _' ]: v6 r' A4 ~α——主矢与x轴的夹角 1 | q, u) V( B0 M% [) r$ o8 E
- O6 }0 |; t) x; HMo——平面一般力系的主矩
; g( c* W8 d( W& {
, `: Y& t: L; |2 ~- O, O主矩=各附加力偶矩的代数和。4 q: ^% s1 @. N# E) s7 @3 F3 y: K& H
2 @. B/ ^) \" Q+ ^2 W* M3 X(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。)4 O$ ?; m; H# i( N4 u
7 T O/ m/ K! ?; Q1 k
Mo=M1+M2+---+Mn=Mo(F1)+Mo(F2)+---+Mo(Fn)# w4 T, X. a8 u
3 s% H4 F7 Z, ^. W
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, ) v) t' I2 r2 |; Z
; i- w! Z! s' s8 H6 v
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。
' ]: s" T# S ]# L! M% v* U8 j; ?; w9 n3 U5 C' g( E( z
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。
# y" t1 i; B; i# L+ m Q# [) v6 [% ~- [& b# P
3. 简化结果分析 E& Q6 e D* k% M. l
6 ^' b/ m0 u7 [4 y
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:. F; B1 H& m8 w
: F2 l; Y% r2 `" DF'R =0, M o ≠0
9 i% o7 J0 e$ w: N4 r2 x3 @
, ?8 g( o2 O7 f8 B( j9 u! R* xF'R≠0, M o =0
6 Z$ R1 ~# `. p: u; e
* u# Q2 X- k4 n) w0 m$ }4 IF'R ≠0, M o ≠0 1 b5 W- G, Z" a# f- d
" k, |( L1 D+ }7 m1 M4 ]7 x0 T
F'R=0, M o =0(力系平衡) & t/ S: a w# u# A
" ^0 y9 _; |* B K* r* C2.3.2 平面一般力系的平衡
. K- z' \6 |6 z4 j9 T
8 {% k5 k; v/ e4 H0 H1.平面一般力系的平衡条件 ' @" P" P' m. u0 ?& R& p5 ^" z5 q
* I/ z- Z# a4 N* Z平面一般力系平衡的必要与充分条件为: 7 s; V- _4 h! r; _/ ~3 S
" r! o3 g% t4 _; R9 t
) i( @' A: ~% v' d/ s+ q% E0 e: [0 H1 y, N- E5 A- ?8 H3 l
* P: u) ?7 J9 f( w
]1 y; W+ c0 I |2.平面平行力系的平衡条件 : E6 G7 l0 Z' L |( ^
4 T5 h0 L0 k4 z
平面平行力系的平衡方程为 8 h+ h: X/ R9 q, k5 F: J8 K$ b
' S: e$ s7 f: s( ^. W& b, a. a$ n
, Y, f5 I- o' G$ D, ~" ?
h: V$ E0 g) e9 P2 S" ]: H+ H) L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。 - [8 ]) h1 x, \- e9 l& }% X
" z' v _# _- |$ z* [" q1 s6 f- i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。 A9 {/ z& _' u7 Z
; {( Q8 Z; m9 D8 m3 U5 V
( q% s1 v* J1 h& E% n
: Q1 m* [- v4 O2 K# ~' B
解:取起重机为研究对象。, Y6 B5 o) P: e" L& V
. \8 d$ u4 J8 L4 @; V) w4 Y
是一平面平行力系) o% u1 j Q0 X# O8 v
7 A2 P$ a2 p6 y% U
3.物体系统的平衡条件 3 ?! z( \7 T2 J/ c5 P
/ v' {0 p; h* E物系——由多个构件通过一定的约束组成的系统。 0 @" }: a7 `+ \ n" p' A; Q( E
! [% p, f7 j% g5 K 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
1 O+ Q4 u T0 i, m' t6 h0 Q- x$ [/ r4 S, M" G- ?/ m% |1 {) l
物系外力——系统外部物体对系统的作用力 9 e4 D6 z6 e; m. J
" [0 d! J- Y% C/ A) d+ B
物系内力——系统内部各构件之间的相互作用力 / b5 r8 w- n6 O0 A
9 P% e' Z. M X" q, i* W n$ u4 a
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。 |