Дәріс 6
Тақырыбы: Кеңістіктегі кез келген күштер жүйесі .
Сабақтың мақсаты. Кеңістіктегі кез келген күштер жүйесі тақырыбынан керекті ұғымдарды беру.
Сабақтың жоспары:
6.1 Кеңістіктегі кез-келген күштер жүйесінің
тепе теңдік шарттары.
6.2 Параллель күштер орталығы және ауырлық
орталығы.
Кеңістіктегі кез-келген күштер жүйесі. Абсолют қатты дененің нүктелеріне түсірілген күштер кеңістікте әр түрлі бағытталған болсын..Мұндай күштердің жинағы күштер жүйесінің жалпы түрін береді. Сондықтан оны күштердің кез келген кеңістік жүйесі дейміз.
Статикадағы негізгі лемма. Абсолют қатты дененің А
нүктесіне түсірілген F күші берілген дейік.
Күштің шамасын да, бағытын да сақтай отырып, өзіне-өзін параллель бағытта екінші орынға көшіруге болмайды. Өйткені мұндай жағдайда, берілген F күшінің қатты денеге жасайтын механикалық əсері өзгеріп кетеді. Берілген күшті қатты дененің кез келген нүктесіне өзіне-өзін параллель көшіруді мынадай лемманың көмегімен орындауға болады.
Кеңістіктегі күштер жүйесін тең әсерлі күшке және жұп күшке келтіру теоремасы. Қатты денеге әсер ететін күштердің кез келген кеңістік жүйесін, жалпы жағдайда, күш және қос күшке келтіруге болады.
Кеңістіктегі кез-келген күштер жүйесінің тепе теңдік шарттары. Күштердің кез келген жүйесі тепе теңдік болу үшін оның бас векторы және қандайда болмасын бір центрге қатысты алынған бас моментінің нөлге тең болуы қажет және жеткілікті:
, . (23)
(23)-ші теңдеулерін берілген күштердің координаттар өстеріндегі проекциялары және олардың координаттар өстеріне қатысты моменттері арқылы жазайық:
(24)
, , .
Параллель күштер орталығы және ауырлық орталығы. Қатты денеге әсер ететін күштердің барлығы да бір – біріне параллель бағытталған болса, онда күштердің мұндай жиынтығын параллель күштер жүйесі деп аталады.
Біріңғай бір жаққа бағытталған параллель күштер жүйесінің тең әсерлі күші жүйедегі күштерге параллель бағытталып, С нүктесі арқылы өтеді. Осы С нүктесінің О центріне қатысты радиус вектор -ны төмендегі өрнекпен анықтаймыз
. (25)
векторлық теңдіктің екі жағын координаттық өстерге проекциялай отырып, ,, шамаларын өрнектейтін формулаларды табамыз:
, , . (26)
Дене бөлшектерінің ауырлық күштерінен тұратын параллель күштер жүйесінің центрін дененің ауырлық центрі деп атаймыз. Қатты дене бөлшектерінің ауырлық күштері -лердің қосындысын оның ауырлық күші дейміз. Сонымен дененің ауырлық центрін табу параллель күштер -лердің центрін табуға келтіріледі. Қатты дененің ауырлық центрінің орны мына формуламен табылады:
. (27)
Дененің ауырлық центрі С-ның координаттарын деп белгілесек, онда (27) векторлық теңдеуден мына формулаларды аламыз:
, , . (28)
(28) –формулалар дененің ауырлық центрінің координаттарын береді.
Статиканың есептерін шешкенде байланыстардың реакциялары белгісіз болады, олар тепе-теңдік теңдеулерінен анықталады. Егер байланыстардың реакцияларының белгісіз құрушылар тепе-теңдіктің тәуелсіз теңдеулерінің санына тең болса, қарастырылатын жүйе статикалық анықталатын деп аталады. Байланыстардың реакцияларының құрушыларының саны тепе-теңдік теңдеулерінің санынан артық жүйелер статикалық анықталмайтын деп аталады.
Инженерлік тәжірибеде статикалық анықталмайтын жүйелерді жиі кездестіруге тура келеді. Олардағы реакцияларды осы бөлімде абсолют қатты денелер үшін келтірілген тәсілдерді қолданып анықтау мүмкін емес. Статикалық анықталмайтын есептерді шешу үшін денелерді деформацияланатын деп есептеу керек және қосымша материялдар кедергісі курсынан белгілі деформациялардың теңдеулерін құрастыру керек.
Инженерлік есептерде дененің беті немесе көлемі бойынша үлестірілен күштерді жиі кездестіруге болады. Олардың ішінде ең жиі кездесетіндері ауырлық күші, судың немесе газдың қандай болса да бетке қысымы, электромагниттік күштер.
Денелердің тепе-теңдігін қарастырғанда, қандай болса да бөлшекте таралған күштер жүйесін олардың тең әсер етушісімен алмастырады. Бір жазықтықта жататын таралған күштер жүйелеріне кейбір қарапайым - мысал дар келтірейік. Бұл жағдайда таралған күштер қарқындығымен, яғни бірлік ұзындыққа таралатын күшпен сипатталады. Қарқындылықтың өлшемі – Н/м.
Достарыңызбен бөлісу: |