- •Раздел I. Статика
- •Глава 1. Основные понятия и аксиомы статики
- •Введение: предмет, метод, место среди естественных наук и границы применимости теоретической механики
- •1.2 Сила, система сил, эквивалентная система сил и уравновешенная система сил
- •1.3 Аксиомы статики и некоторые следствия из них
- •1.4 Исследование связей и установление направления их реакций
- •Глава 2. Приведение пространственной и плоской систем сходящихся сил к равнодействующей
- •2.1 Геометрический метод определения равнодействующей
- •Пространственной и плоской систем сходящихся сил
- •2.2 Условие равновесия пространственной и плоской систем сходящихся сил в геометрической форме
- •2.3 Разложение силы на сходящиеся составляющие
- •2.4 Проекции силы на ось и на плоскость
- •2.5 Определение силы по ее проекциям на координатные оси
- •2.6 Аналитический метод определения равнодействующей пространственной и плоской систем сходящихся сил
- •2.7 Условия равновесия пространственной и плоской систем сходящихся сил в аналитической форме. Указания к решению задач
- •2.8. Момент силы относительно точки. Теорема Вариньона о моменте равнодействующей
- •Глава 3. Система параллельных сил и теория пар, как угодно расположенных в одной плоскости
- •3.1 Приведение систем двух параллельных сил, направленных
- •В одну сторону, к равнодействующей
- •3.2 Приведение системы двух неравных по модулю параллельных сил, направленных в противоположные стороны, к равнодействующей
- •3.3 Пара сил. Момент пары сил
- •3.4 Эквивалентность пар
- •3.5 Сложение пар, расположенных в одной плоскости. Условие равновесия пар
- •Глава 4. Произвольная плоская система сил
- •4.1 Теорема о параллельном переносе силы. (Метод Пуансо)
- •4.2. Приведение произвольной плоской системы сил к одной силе и к одной паре
- •4.3 Приведение произвольной плоской системы сил к равнодействующей
- •4.4 Теорема Вариньона о моменте равнодействующей произвольной плоской системы сил. Условие равновесия рычага
- •4.5 Приведение произвольной плоской системы сил к одной паре
- •4.6 Условия равновесия произвольной плоской системы сил
- •4.7 Условия равновесия плоской системы параллельных сил
- •4.8 Указания к решению задач
- •4.9 Равновесие сочлененной системы тел
- •Глава 5. Трение скольжения и качения
- •5.1 Трение скольжения
- •5.2 Трение качения
- •5.3 Понятие о ферме
- •5.4 Способ вырезания узлов
- •5.5. Способ разрезов фермы
- •Глава 6. Произвольная пространственная система сил и теория пар, как угодно расположенных в пространстве
- •6.1 Момент силы относительно точки как вектор
- •6.2 Момент силы относительно оси
- •6.3. Зависимость между моментом силы относительно оси и моментом силы относительно точки, лежащей на этой оси
- •6.4 Аналитическое выражение моментов силы относительно координатных осей
- •6.5 Теорема о переносе пары в другую плоскость, параллельную плоскости действия этой пары
- •6.6 Момент пары как вектор
- •6.7 Условие эквивалентности двух пар
- •6.8 Сложение пар, лежащих в разных плоскостях. Условие равновесия пар
- •6.9 Приведение произвольной пространственной системы сил к одной силе и к одной паре
- •6.10 Изменение главного вектора-момента при перемене центра приведения
- •6.11 Инварианты произвольной пространственной системы сил
- •6.12 Приведение произвольной пространственной системы сил к динамическому винту
- •6.13 Случай приведения системы сил, не лежащих в одной плоскости, к равнодействующей. Теорема Вариньона о моменте равнодействующей
- •6.14 Случай приведения системы сил, не лежащих в одной плоскости, к паре
- •6.15 Условия равновесия произвольной пространственной системы сил. Случай пространственной системы параллельных сил
- •6.16 Равновесие твердого тела с одной и с двумя закрепленными точками. Указания к решению задач
- •Глава 7. Центр тяжести
- •7.1 Приведение системы параллельных сил к равнодействующей. Центр параллельных сил
- •7.2 Центр тяжести
- •7.3 Способы определения координат центров тяжести тел
- •7.4 Центр тяжести некоторых линий, площадей и объемов
- •7.5 Графическое определение положения центра тяжести плоских фигур
Глава 6. Произвольная пространственная система сил и теория пар, как угодно расположенных в пространстве
6.1 Момент силы относительно точки как вектор
В случае произвольной плоской системы сил мы рассматривали момент силы относительно точки как алгебраическую величину, равную произведению модуля силы на ее плечо, взятому со знаком «плюс» или «минус» в зависимости от того направления, в котором сила стремится вращать тело.
В
случае же произвольной пространственной
системы сил указания только модуля
момента силы относительно точки (модуль
момента силы относительно точки равен
произведению модуля силы на ее плечо)
и его знака для полной характеристики
вращательного действия силы недостаточно.
Взяв произвольную пространственную
систему сил и выбрав какую-нибудь точку
в пространстве, можно провести через
эту точку и через линию действия каждой
из сил в отдельности плоскость. Эти
плоскости у разных сил будут разными,
т. е. они будут расположены под различными
углами друг к другу. В этом случае силы,
имеющие одинаковые модули моментов
относительно одной и той же точки, будут
производить различные вращательные
действия на тело, если плоскости,
проходящие через линии действия этих
сил и выбранную в пространстве общую
точку, не будут совпадать. Поэтому при
рассмотрении произвольной пространственной
системы сил необходимо так обобщить
понятие момента силы относительно
точки, чтобы в определение этого понятия
уже входило задание положения в
пространстве плоскости, проходящей
через линию действия силы и выбранную
в пространстве точку (в случае же
произвольной плоской системы сил
выбранный центр моментов и линии действия
всех сил лежат в одной плоскости. Поэтому
необходимость задавать каждый раз
положение плоскости, проходящей через
центр моментов и линию действия силы,
отпадает). Положение плоскости в
пространстве, как известно, можно задать
направлением перпендикуляра к этой
плоскости. Таким образом, в определение
момента силы относительно точки должны
входить как модуль момента, так и указание
направления перпендикуляра к плоскости,
проходящей через линию действия силы
и через выбранную точку. Отсюда вытекает
следующее векторное определение момента
силы
относительно
точки О
(рисунок 91): моментом
силы
относительно точки О называется вектор,
приложенный в точке О, равный по модулю
произведению модуля силы на ее плечо и
направленный по перпендикуляру к
плоскости ОАВ, проходящей через линию
действия силы
и точку О, в ту сторону, откуда вращение
тела силой представляется происходящим
против часовой стрелки.

Обозначим
момент силы
относительно
точки О
символом
.
Модуль
этого момента
,
где
d
—
плечо силы, т. е. Длина перпендикуляра,
опущенного из точки О
на
линию действия силы
.
Выразим
теперь момент
силы
относительно
точки О
с помощью векторного произведения
,
где
вектор
называется
радиусом-вектором точки А
приложения
силы
относительно
точки О
(рисунок
91).
Модуль
этого векторного произведения (рисунок
91)
(1)
Но
модуль
вектора-момента
силы
относительно
точки
О
тоже
равен Fd
или
,
поэтому
.
(2)
Направлен
же вектор
перпендикулярно
к плоскости ОАВ
в
ту сторону, откуда кратчайшее совмещение
вектора
с
вектором силы
(если
их отложить от одной точки) видно
происходящим против хода часовой
стрелки. Но точно так же направлен и
вектор-момент
силы
относительно точкиО.
Расставим модуль вектора-момента
,
определяемый
формулой (2), и принимая во внимание его
направление, приходим к заключению, что
вектор-момент
можно выразить с помощью векторного
произведения
т. е.
. (3)
Таким образом, момент силы относительно точки равен векторному произведению радиуса-вектора точки приложения силы на вектор силы.
