| Статика - раздел механики, в котором изучаются условия равновесия механических систем под действием приложенных к ним сил и моментов. |
Абсолютно твердое тело – тело, которое не изменяет свою форму и размеры, какие бы силы не были к нему приложены.
В статике все тела считаются абсолютно твердыми.
Механическое равновесие — состояние тела, находящегося в покое, или движущегося равномерно, в котором сумма сил и моментов, действующих на него, равна нулю.
Условия равновесия твердого тела
Необходимое условие – равенство нулю равнодействующей всех сил, приложенных к телу:
Этого условия не всегда бывает достаточно. Например, при вращении колеса сумма сил равна нулю, но колесо не находится в покое, оно вращается.
Необходимое и достаточное условие равновесия – равенство нулю суммы сил и суммы моментов сил, действующих на тело, относительно произвольной оси:
В полном виде условие равновесия твердого тела можно сформулировать так:
|
Необходимым и достаточными условиями равновесия свободного твердого тела является равенство нулю векторной суммы всех внешних сил, действующих на тело, равенство нулю суммы всех моментов внешних относительно произвольной оси, равенство нулю начальной скорости поступательного движения тела и условие равенства нулю начальной угловой скорости вращения сил:
|
Моментом силы относительно оси вращения называется произведение силы на ее плечо.
Плечо силы – кратчайшее расстояние от линии действия силы до оси вращения.
где d1 – плечо силы F1, а d2 – плечо силы F2.
Виды равновесия
Устойчивое равновесие тела: при любых малых отклонениях от положения равновесия в системе возникают силы или моменты сил, стремящиеся возвратить тело в положение равновесия.
Это состояние соответствует минимуму потенциальной энергии тела.
Неустойчивое равновесие тела: при некоторых сколько угодно малых отклонениях от положения равновесия в системе возникают силы или моменты сил, стремящиеся еще больше отклонить тело от исходного положения равновесия.
Это состояние соответствует максимуму потенциальной энергии тела.
Безразличное равновесие тела: при любых малых отклонениях от положения равновесия тело не меняет своего положения.
Это состояние соответствует постоянному значению потенциальной энергии тела.
