Система понятий и законов статики

Основным понятием статики является равновесие тела и момент силы.

Равновесие тела – это состояние тела, которое может сохраняться сколь угодно долго при отсутствии дополнительных воздействий. Равновесие бывает устойчивым, неустойчивым и безразличным. Состояние устойчивого равновесия соответствует минимуму потенциальной энергии тела (см. пункт №6) по сравнению с ближайшими возможными состояниями. Состояние неустойчивого равновесия соответствует максимуму потенциальной энергии. Законы статики выражаются в виде условий, при которых тело будет находиться в состоянии равновесия сколь угодно долго (условия равновесия).

Условия равновесия:

1. Тело не будет двигаться поступательно, если начальная скорость его равна нулю и векторная сумма всех сил, приложенных к телу, равна нулю:

и .

2. Тело не будет вращаться вокруг оси, если алгебраическая сумма моментов всех сил, действующих на тело, относительно этой оси равна нулю и начальная угловая скорость тела равна нулю:

и .

Причем, положительным обычно считается момент силы, вызывающий вращение тела против часовой стрелки.

Моментом силы относительно некоторой точки О называется векторное произведение радиуса-вектора , проведённого из точки О в точку приложения силы, на вектор силы :

.

Величина момента силы находится по правилу векторного произведения

М= r·F·sinα,

α – это угол, который составляет радиус-вектор с направлением силы.

Иногда момент силы вычисляют по формуле

М=F·h,

где h – плечо силы. Плечом силы называют кратчайшее расстояние от оси до линии действия силы (прямая, содержащая вектор силы). Кроме того, h= r·sinα. Направление момента силы определяется по правилу буравчика (правого винта): ход правого буравчика, вызванный вращением под действием силы , совпадает с направлением вектора . Момент силы измеряют в ньютонах умноженных на метр (Н·м).

Парой сил называют две равные по модулю, но противоположные по направлению силы и . Равнодействующая пары сил равна нулю. Момент пары сил

М = F₁·d = F₂·d,

где d – кратчайшее расстояние между линиями действия сил и , называемое плечом пары.

Дата добавления: 2015-07-07