- •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
6.10 Изменение главного вектора-момента при перемене центра приведения
П
редположим,
что в результате приведения произвольной
пространственной системы сил
,
,
...,
к какому-нибудь
центру О мы
получили силу, равную главному вектору
приложенному
в центре приведения О,
и пару, вектор-момент которой равен
главному вектору-моменту
относительно этого центра приведения
(рисунок 104). При переносе центра приведения
О
в новый центр приведения О*
главный вектор, очевидно, сохраняет
свой модуль и направление. Главный же
вектор-момент изменится, так как при
перенесении каждой силы параллельно
самой себе из центра О
в новый центр О*
будет прибавляться пара. Найдем это
изменение. Пусть сила
данной системы приложена в точке
.
Пусть, как показано на рисунке 104,
–радиус-вектор точки
приложения силы
относительно
центра О,
– радиус-вектор точки
относительно нового центраО*,
– радиус-вектор данного центраО
относительно нового О*.
При этом
.
По определению вектора-момента силы относительно точки имеем
,или
, (1)где
.
Пользуясь этим
результатом, можно найти связь между
главным вектором-моментом данной системы
сил относительно нового центра О*
(обозначим его
)
и главным вектором-моментом
той же системы сил относительно прежнего
центра О.
Тогда согласно равенству (1) имеем
.
Но
,
поэтому окончательно получаем
,или
, (2)где
–вектор-момент
главного вектора
,
приложенного в прежнем центре приведения
О
относительно нового центра приведения
О*.
Равенство (2) можно переписать в виде
,т.
е. при изменении
центра приведения главный вектор-момент
системы сил изменяется на величину,
равную вектору-моменту главного вектора
этой системы сил, приложенного в прежнем
центре приведения, относительно нового
центра приведения.
6.11 Инварианты произвольной пространственной системы сил
Величины, которые не изменяются при каком-либо преобразовании, называются инвариантными по отношению к этому преобразованию. Мы видим, что модуль и направление главного вектора не зависят от выбора центра приведения. Поэтому главный вектор является первым инвариантом произвольной пространственной системы сил, т. е.
, (1)где
– главный вектор этой системы сил для
нового центра приведения О*.
Что касается
главного вектора-момента
,
то его модуль и направление изменяются
с изменением центра приведения. Но
скалярное произведение
главного вектора
и главного вектора-момента
не зависит от выбора центра приведения,
т.е. является вторым
инвариантом
произвольной пространственной системы
сил. Докажем это (см. рисунок 104). Для
центра приведения О
имеем
;
.
Для нового центра приведения О*
;
.
Докажем, что
![]()
Очевидно,
.
Второй член правой части равен нулю, так как в смешанном произведении имеются два равных множителя.
Следовательно,
, (2)что
и требовалось доказать.
Так как
;
,то
согласно равенству (2)
,т.
е. проекция главного вектора-момента
относительно нового центра приведения
О*
на направление главного вектора
равна проекции главного вектора-момента
относительно прежнего центра приведения
на то же направление.
Таким образом, для произвольной пространственной системы сил мы имеем два инварианта: первым (векторным) инвариантом данной системы сил является главный вектор этой системы, вторым (скалярным) инвариантом этой системы является скалярное произведение главного вектора на главный вектор-момент, или проекция главного вектора-момента на направление главного вектора.
