- •Міністерство освіти та науки України
- •Передмова
- •Вибір варіанту, рекомендації до виконання і вимоги до оформлення робіт
- •3. Статика Основні поняття
- •Основні типи в'язей. Реакції в'язей
- •Завдання с-1. Рівновага тіла під дією плоскої системи сил
- •Приклад с-1
- •Завдання с-2. Рівновага складеної конструкції під дією плоскої системи сил
- •Завдання с-3. Рівновага тіла під дією просторової системи сил
- •4. Кінематика Основні поняття
- •Завдання к-1. Кінематика точки
- •Приклад к-1
- •Завдання к-2. Кінематика простих рухів тіл
- •Завдання к-3. Дослідження плоского руху твердого тіла
- •Завдання к-4. Складний рух точки
- •5. Література
- •П р и м і т к и
Завдання с-3. Рівновага тіла під дією просторової системи сил
Умова
завдання. Однорідна
прямокутна плита вагою
зі сторонами
закріплена у точці
сферичним шарніром, а у точці
– циліндричним шарніром (підшипником)
і утримується в рівновазі невагомим
стержнем
(рис.С3.0 – С3.9).
На плиту
діють пара сил з моментом
,
що лежить у площині плити і сила
.
Напрямок і точка прикладання сили
зазначені у табл.С3. Точки
знаходяться
всередині сторін плити.
Визначити: реакції в’язей, накладених на плиту.


Табл.С3
|
Напрямок сили |
|
|
| |||
|
Номер рядка даних |
Точка прикладання сили |
|
Точка прикладання сили |
|
Точка прикладання сили |
|
|
0 |
D |
20 |
- |
- |
- |
- |
|
1 |
- |
- |
H |
60 |
- |
- |
|
2 |
- |
- |
- |
- |
E |
70 |
|
3 |
D |
30 |
- |
- |
- |
- |
|
4 |
- |
- |
H |
20 |
- |
- |
|
5 |
- |
- |
- |
- |
E |
30 |
|
6 |
D |
60 |
- |
- |
- |
- |
|
7 |
- |
- |
H |
30 |
- |
- |
|
8 |
- |
- |
- |
- |
E |
60 |
|
9 |
D |
70 |
- |
- |
- |
- |
Теоретичне обґрунтування : [4] § 28-29; [5]Разд.I Гл.7 § 1-7; [6] Разд.1 гл.V§ 41-52; [7] ; [8]; [9]; [10].
Методичні вказівки. Завдання С-3 – на рівновагу тіла під дією просторової системи сил. Для вирішення задачі використовується алгоритм розв’язання задач статики (стор.6). Після заміни в'язей реакціями необхідно записати 6 рівнянь рівноваги в вигляді:
(1)
При
обчисленні моментів сил відносно осей
зручно розкласти сили на складові, які
паралельні координатним осям. Тоді по
теоремі Вариньона для кожної сили
будемо мати:
(2)
Приклад С-3
Вертикальна
прямокутна плита
(рис.С3.а)
вагою
,
сторони якої
,
закріплена в точці
сферичним шарніром, а в точці
– циліндричним шарніром (підшипником)
і утримується в рівновазі невагомим
стержнем
,
що лежить у площині, яка перпендикулярна
осіх
.
Н
а
плиту діють пара сил з моментом
,
що лежить у площині плити і сила
,
яка прикладена в точці
і
лежить в площині, що перпендикулярна
осіz. Сила
спрямована
під кутом
відносно додатного напрямку осі х
(якщо його відкладати
за рухом годинникової стрілки).
Визначити реакції в'язей плити.
Дано:

Визначити:
реакції шарніру
,
підшипника
і стержня
.
Розв’язування.
Розглянемо рівновагу плити
(рис.С3.а).Зобразимо (рис.С3.б) активні сили, що діють на плиту:
і
пару сил з моментом
.
Н
акладені
на плиту в'язі замінимо їх реакціями.
Реакцію сферичного шарніра
розкладемо на три складові
;
реакцію циліндричного шарніра
-
на дві складові
(в площині, перпендикулярній осі
підшипника); реакцію стержня
спрямуємо вздовж стержня
.
Діюча на плиту і зображена на рис.С3.б система сил є довільною просторовою зрівноваженою. Маємо 6 рівнянь рівноваги та 6 невідомих реакцій, тому задача статично означена.
Приймаємо запропоновану в умові систему координат xyz
Складемо рівняння рівноваги :

Підставимо числові значення і визначимо шукані реакції:


Для перевірки отриманих результатів виберемо нову систему координат
з початком у центрі ваги плити (точка
перетинання діагоналей) і з осями,
паралельними осям
(рис.С3.в).
Складемо останні три рівняння рівноваги моментів сил системи щодо нових осей координат.
Отримаємо:

Таким
чином, шукані реакції знайдено вірно.
Знак « - » перед числовими значеннями
результатів указує на те, що реакції
спрямовані протилежно напрямкам, які
показані на рисунку.
В
![]()



