Тема 1.3. Пара сил

При изучении темы следует знать, что система пар сил эквивалентна одной паре (равнодействующей) и стремится придать телу вращательное движение. Равновесие тела будет иметь место в случае равенства нулю момента равнодействующей пары. Аналитическим условием равновесия является равенство нулю алгебраической суммы моментов пар системы. Следует обратить особое внимание на определение момента силы относительно точки. Необходимо помнить, что момент силы относительно точки равен нулю лишь в случае, если точка лежит на линии действия силы.

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется парой сил?

2. Какое движение совершает свободное твердое тело под действием пары сил?

3. Что называется моментом пары и как определяется знак момента? Какова единица момента?

4. Каким образом можно уравновесить действие на тело пары сил?

5. Какие пары сил называются эквивалентными?

6. Какими свойствами обладают пары сил?

7. В чем состоит условие равновесия пар, лежащих в одной плоскости?

В результате изучения темы студент должен:

иметь представление о вращательном движении тела; о свойствах пары сил, о моменте пары сил;

знать условия равновесия пары сил.

Тема 1.4. Плоская система произвольно расположенных сил

При изучении темы следует иметь ввиду, что эта система эквивалентна одной силе (называемой главным вектором) и самой паре (момент, который называют главным моментом) и стремится придать телу в общем случае прямолинейное и вращательное движение одновременно. Изученные ранее системы сходящихся сил и система пар сил – частные случаи произвольной системы сил. Равновесие тела будет иметь место в случае равенства нулю и главного вектора, и главного момента системы. Аналитическим условием равновесия является равенство нулю алгебраических сумм проекций сил системы на любые две взаимно перпендикулярные оси относительно любой точки. Следует получить навыки в решении задач на равновесие тел, в том числе на определение опорных реакций балок и сил, нагружающих стержни, обратив особое внимание на рациональный выбор направления координатных осей и положение центра моментов.

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется моментом силы относительно данной точки?

2. Как выбирается знак момента?

3. Что такое плечо силы?

4. Изменится ли момент силы относительно данной точки при переносе силы по линии ее действия?

5. В каком случае момент силы относительно точки равен нулю?

6. Что значит привести силу к данному центру?

7. Что называется присоединенной парой?

8. Что называется главным вектором и главным моментом плоской системы сил и как они определяются?

9. Чем отличается главный вектор от равнодействующей данной системы?

10. Изменится ли главный момент и главный вектор при перенесении центра приведения?

11. В каких случаях плоская система сил приводится к одной силе или к одной паре?

12. В чем смысл теоремы Вариньона?

13. Сформулируйте условия равновесия плоской системы произвольно расположенных сил, напишите уравнения равновесия для такой системы сил (три вида).

14. Как с помощью теоремы Вариньона найти точку, через которую проходит линия действия равнодействующей плоской системы параллельных сил?

15. Напишите уравнения равновесия для плоской системы параллельных сил (два вида).

16. Что называется трением скольжения? Сформулируйте законы трения скольжения. Какая существует зависимость между коэффициентом трения и углом трения?

17. Что такое веревочный многоугольник? Каков принцип его построения?

18. Как с помощью силового и веревочного многоугольника определяются значение, направление и положение равнодействующей плоской системы сил?

19. Каковы графические условия равновесия сил, произвольно расположенных на плоскости?

20. Как определяют опорные реакции с помощью силового и веревочного многоугольников?

В результате изучения темы студент должен:

иметь представление о главном векторе и главном моменте сил, о трении и условии самоторможения;

знать определение момента силы относительно точки; его свойства; условия равновесия плоской параллельной и произвольной системы сил; типы нагрузок и виды опор балок, ферм, рам;

уметь определять опорные реакции балок, ферм, рам; определять усилия в стержнях фермы с использованием метода сечений.