- •Введение
- •Основные понятия и аксиомы статики
- •1.1 Сила и система сил
- •1.3. Аксиомы статики
- •Связи и их реакции
- •4. Связь с неподвижным центром вращения (сферический шарнир)
- •5. Опорный стержень
- •Аналитические условия равновесия тела, загруженного сходящейся системой сил
- •Теорема о трех непараллельных силах (правило трех сил)
- •4. Момент силы
- •4.1. Момент силы относительно оси
- •3. Система сходящихся сил
- •3.1 Теорема о равновесии тела под действием сходящейся системы сил(векторные условия равновесия)
- •4.2. Момент силы относительно полюса (центра, точки)
- •4.3. Момент силы относительно полюса как векторное произведение
- •4.4 Связь между моментами силы относительно полюса и оси
- •4.5. Главный момент системы сил
- •4.6. Зависимость между главными моментами системы сил относительно двух полюсов
- •4.7. Теорема Вариньона (частный случай)
- •Элементарные операции статики. Эквивалентные системы сил
- •Элементарные операции статики
- •5.2. Эквивалентные преобразования. Эквивалентные системы сил. Равнодействующая
- •5.3. Обобщенная теорема Вариньона
- •6. Условия равновесия. Условия равновесия в общем и частных случаях
- •6.1. Основная лемма статики
- •6.2. Основная теорема статики (общие условия равновесия системы сил)
- •6.3. Аналитические условия равновесия произвольной системы сил (шесть уравнений статики абсолютно твердого тела)
- •6.4 Частные случаи аналитических условий равновесия
- •7. Общий признак эквивалентности двух систем сил (критерий эквивалентности)
- •8. Теория пар сил
- •8.1. Момент пары сил
- •8.2. Признак эквивалентности двух пар сил
- •8.3. Следствия из признака эквивалентности пар
- •8.4. Теорема о "сложении" пар
- •9. Приведение системы сил к заданному центру
- •9.1. Лемма о параллельном переносе силы
- •9.2. Теорема Пуансо (о приведении системы сил к заданному центру)
- •9.3. Частные случаи приведения системы сил к заданному центру
- •9.4. Инварианты системы сил
- •10. Центр параллельных сил. Центр тяжести
- •10.1. Центр системы параллельных сил
- •10.2. Центр тяжести твердого тела
- •2. Центр тяжести плоской фигуры
- •3. Центр тяжести линии
- •10.3. Статические моменты
- •10.4. Центры тяжести симметричных тел
- •10.5. Основные способы определения центра тяжести
- •11. Трение скольжения
- •11.1. Сила трения и коэффициент трения
- •11.2. Угол трения. Конус трения
6.3. Аналитические условия равновесия произвольной системы сил (шесть уравнений статики абсолютно твердого тела)
Пусть
на твердое тело, находящееся в равновесии,
действует система сил
(рис. 28).
Выберем произвольную систему координат и обозначим проекции сил на оси координат:
,
,
.
Главный вектор этой системы сил:
.
Его проекции на оси координат:
,
,
.
Главный момент вычислим относительно полюса, находящегося в начале координат:
.
Главный момент относительно полюса в начале координат проектируем на каждую из осей координат:
.
На основании теоремы о связи между моментами силы относительно полюса и оси:
,
,
.
По основной теореме статики для равновесия тела под действием произвольной системы сил необходимо и достаточно, чтобы были равны нулю главный вектор и главный момент относительно произвольного полюса, то есть
, (I)
, (II)
Векторное равенство (I) эквивалентно трем скалярным:
,
,
.
Векторное равенство (II) так же эквивалентно трем скалярным:
,
,
.
На основании полученного результата основная теорема статики может быть сформулирована так:
Для того, чтобы твердое тело под действием произвольной системы сил находилось в равновесии необходимо и достаточно, чтобы сумма проекций всех сил на каждую из осей координат и сумма моментов всех сил относительно каждой из осей координат равнялась нулю, то есть чтобы выполнялись шесть уравнений статики:
1.
, 4.
,
2.
, 5.
,
3.
, 6.
.
6.4 Частные случаи аналитических условий равновесия
1
.
Плоская система произвольно расположенных
сил (все силы лежат в одной плоскости).
Выберем оси
координат так, чтобы оси
и
лежали в плоскости сил (рис. 29). В этом
случае из шести уравнений статики 3-е,
4-е, 5-е удовлетворяются тождественно.
Уравнениями равновесия являются три:
1.
,
2.
,
3.
.
Для того, чтобы тело под действием плоской системы произвольно расположенных сил находилось в равновесии, необходимо и достаточно, чтобы выполнялись три уравнения статики: два уравнения проекций на оси, лежащие в плоскости сил и дно уравнение моментов относительно оси, перпендикулярной плоскости сил.
Плоская система параллельных сил.
О
си
координат выбираем так, чтобы оси
и
лежали в одной плоскости с силами, причем
ось
параллельна силам (рис. 30). Это частный
случай произвольной плоской системы
сил. Из трех уравнений произвольной
плоской системы сил первое выполняется
тождественно, а уравнениями равновесия
остаются следующие два:
.
.
Для того, чтобы тело под действием плоской системы параллельных сил находилось в равновесии, необходимо и достаточно, чтобы выполнялись два уравнения равновесия: уравнение проекций на ось, параллельную силам и уравнение моментов относительно оси, перпендикулярной плоскости сил.
3. Пространственная система параллельных сил.
Выберем
оси координат так, чтобы ось
была параллельна силам. В этом случае
из шести уравнений статики 1-е, 2-е, 6-е
удовлетворяются тождественно, а
уравнениями равновесия остаются
следующие три:
1.
,
2.
,
3.
.
Для того, чтобы тело под действием пространственной системы параллельных сил находилось в равновесии, необходимо и достаточно, чтобы выполнялись три уравнения статики: уравнение проекций на ось, параллельную силам и два уравнения моментов относительно осей, перпендикулярных силам.
4. Система сходящихся сил.

Выберем начало координат в точке схода (рис. 32) Так как моменты сил относительно осей координат равны нулю, то уравнения 4,5,6 выполняются тождественно. А уравнениями равновесия остаются первые три (они уже были получены ранее).
1.
,
2.
,
3.
.
4
.
Плоская система сходящихся сил.
Линии действия
всех сил пересекаются в точке
,
и все силы лежат в плоскости
(рис. 33). Уравнениями равновесия такой
системы являются:
,.
,
