iSopromat.ru
Правила знаков для моментов и проекций сил на оси координат:
Правило знаков проекций сил
То есть, для уравнений сумм проекций сил на оси:
Проекции сил и нагрузок на координатную ось имеющие одинаковое направление принимаются положительными, а проекции усилий противоположного направления – отрицательными.
Например, для такой схемы нагружения:
уравнение суммы сил имеет вид
А так как суммы проекций разнонаправленных сил равны, то данное уравнение можно записать и так:
Здесь F(q) – равнодействующая от распределенной нагрузки, определяемая произведением интенсивности нагрузки на ее длину.
Правило знаков для моментов
Сосредоточенные моменты и моменты сил стремящиеся повернуть систему относительно рассматриваемой точки по ходу часовой стрелки записываются в уравнения с одним знаком, и соответственно моменты, имеющие обратное направление с противоположным знаком.
Например, для суммы моментов относительно точки A
или, что одно и то же
Здесь m(F) – моменты сил F относительно точки A.
M(q) – моменты распределенных нагрузок q относительно рассматриваемой точки.
При составлении уравнений статики для систем находящихся в равновесии (например при определении опорных реакций) правила знаков могут быть упрощены до следующего вида:
Нагрузки направленные в одну сторону принимаются положительными, а соответственно, нагрузки обратного направления записываются со знаком минус.
Уважаемые студенты!
На нашем сайте можно получить помощь по техническим и другим предметам:
✔ Решение задач и контрольных
✔ Выполнение учебных работ
✔ Помощь на экзаменах
Момент сил относительно точки и оси
Момент силы относительно точки определяется произведением модуля силы на длину перпендикуляра, опущенного из точки на линию действия силы (рисунок 4).
Рисунок 4 – Момент силы F относительно точки О
При закреплении тела в точке О сила F стремится поворачивать его вокруг этой точки. Точка О, относительно которой берется момент, называется центром момента, а длина перпендикуляра а называется плечом силы относительно центра момента.
Момент силы F относительно О определяется произведением силы на плечо.
Момент принято считать положительным, если сила стремится вращать тело по часовой стрелке, а отрицательным — против часовой стрелки. Когда линия действия силы проходит через данную точку, момент силы относительно этой точки равен нулю, так как в рассматриваемом случае плечо а = 0 (рисунок 5).
Рисунок 5 – Определение знака момента силы относительно точки
Между моментом пары и моментом силы есть одно существенное различие. Численное значение и направление момента пары сил не зависят от положения этой пары в плоскости. Значение и направление (знак) момента силы зависят от положения точки, относительно которой определяется момент.
Уравнения равновесия плоской системы сил
Условия равновесия сил на плоскости: для равновесия системы сил, произвольно расположенных в плоскости, необходимо и достаточно, чтобы главный вектор и главный момент этих сил относительно любого центра каждый в отдельности равнялся нулю.
Получим основную форму уравнения равновесия:
Теоретически уравнений моментов можно записать бесконечное множество, но практически для решения задач на плоскости достаточно трех уравнений равновесия. В каждом конкретном случае используются уравнения с одним неизвестным.
Для разных случаев используются три группы уравнений равновесия:
1. Первая форма уравнений равновесия
2. Вторая форма уравнений равновесия
3. Третья форма уравнений равновесия
Для системы параллельных сил (рисунок 43), можно составить только два уравнения равновесия:
Пример.
Дано: F = 24 кH; q = 6 кН/м; М = 12 кН·м α = 60°; а = 1,8 м; b = 5,2 м; с = 3,0 м. Определить реакции VA, HA и VВ (рисунок 6).
Рисунок 6 – Заданная двухопорная балка
Отбрасываем связи (опоры А и В), заменяем их действие реакциями: неподвижная опора имеет реакции VА (вертикальная) и HА (горизонтальная). Подвижная опора — реакцию VB (вертикальная). Выбираем систему координат ХУ с началом в левой опоре, определяем равнодействующую распределенной нагрузки:
Q = q·a2 = 6·5,2 = 31,2 кН.
Чертим расчетную схему балки (рисунок 7).
Рисунок 7 – Расчётная схема балки
Для полученной произвольной плоской системы сил составляем уравнения равновесия:
Решаем систему уравнений.
HA = F·cos60° = 24·0,5 = 12 кН;
VA = F·cos30° + Q – VB = 24·0,866 + 31,2 – 27,08 = 24,9 кН.
Для проверки правильности решения составим сумму моментов относительно точки приложения наклонной силы F:
Ответ: опорные реакции балки равны VA = 24,9 кН; VВ = 27,08 кН; НА = 12 кН.
Контрольные вопросы:
1. Что определяет эффект действия пары сил?
2. Зависит ли эффект действия пары сил от её положения в плоскости?
3.Зависят ли значения и направление момента силы относительно точки от взаимного расположения этой точки и линии действия силы?
4. Когда момент силы относительно точки равен нулю?
5. Сколь независимых уравнений равновесия можно составить для плоской системы параллельных сил?
ПроСопромат.ру
Технический портал, посвященный Сопромату и истории его создания
Момент силы относительно точки
Моментом силы относительно точки называется произведение величины силы на длину перпендикуляра, опущенного из точки на линию действия силы (рис. а).
Если бы тело было закреплено в точке О, то сила Р стремилась бы вращать тело вокруг этой точки. Точка О, относительно которой берется момент, называется центром
момента, а перпендикуляр а называется плечом силы относительно центра момента.
М = сила×плечо.
Момент силы Р относительно О обозначается
Моменты сил измеряют в ньютонометрах (Нм) или килограммометрах (кГм) или в соответствующих кратных и дольных единицах, как и моменты пар.
Принято считать момент положительным, если сила стремится вращать тело по часовой стрелке (рис. а), и отрицательным — против часовой стрелки (рис. б).
Установленное правило знаков для моментов сил, как и для моментов пар, условно.
Когда линия действия силы проходит через данную точку, ее момент относительно этой точки равен нулю, так как в рассматриваемом случае плечо равно нулю а = 0 (рис. в).
Между моментом пары и моментом силы есть одно существенное различие. У момента пары сил величина и направление не зависят от положения этой пары в пространстве. У момента силы величина и направление (знак) момента силы зависят от положения точки, относительно которой определяется момент.
http://megaobuchalka.ru/1/561.html
http://prosopromat.ru/texnicheskaya-mexanika/statika/para-sil-i-momenty-sil/moment-sily-otnositelno-tochki.html