2statyka.pdf
(
763 KB
)
Pobierz
S T A T Y K A
ZASADY (AKSJOMATY
1
) STATYKI
Zasada 1
Dwie siły przyłożone do ciała sztywnego równoważą się tyl-
ko wtedy, gdy działają wzdłuż jednej prostej, są przeciwnie
skierowane i mają te same wartości liczbowe.
Zasada 2
*
Działanie układu sił przyłożonych do ciała sztywnego nie
ulegnie zmianie, gdy do tego układu zostanie dodany lub
odjęty dowolny układ równoważących się sił (tzw. układ ze-
rowy).
Równowaga sił:
wektorowo:
P
P
'
Zer
ow
y
ukł
a
d
sił:
Interpretacja pierwszej
zasady statyki
P
P
1
2
Interpretacja drugiej
zasady statyki
Do ciała sztywnego zawsze można przyłożyć dwie równe
co do wartości liczbowej i przeciwnie skierowane siły, działające
wzdłuż tego samego kierunku. Zerowe układy sił wykorzysty-
wane są do identyfikacji sił działających na elementy konstruk-
cyjne.
Z zasady 2 wypływa ważny praktyczny wniosek, że
każdą
siłę działającą na ciało sztywne można dowolnie przesuwać
wzdłuż kierunku jej działania
. Wektor, który może być dowol-
nie przesuwany wzdłuż kierunku działania, nazywa się
wekto-
rem przesuwnym
.
Siła działająca na ciało sztywne jest wekto-
rem swobodnym.
1
Aksjomat – twierdzenie przyjmowane bez dowodu, pewnik.
02 Statyka.doc
10
Zasada 3 (zasada równoległoboku)
P
i
P
Dowolne dwie siły
, przyłożone do jednego punktu,
można zastąpić siłą wypadkową
R
przyłożoną do tego
punktu i przedstawioną jako wektor będący przekątną rów-
noległoboku ABCD zbudowanego na wektorach sił w spo-
sób pokazany na rysunku.
1
2
Moduł wypadkowej R można obli-
czyć z zależności:
2
1
2
2
2
1
2
2
R
R
P
P
2
P
cos
,
gdzie
– kąt między siłami P
1
i P
2
.
Po zastosowaniu do trójkątów ABD i
ACD twierdzenia sinusów otrzymuje
się:
Zasada równoległoboku
P
P
2
1
sin
sin
,
sin
sin
.
R
R
Wyznaczanie wypadkowej R, gdy są znane P
1
i P
2
oraz kąt
,
jest nazywane
zadaniem prostym
.
Zasada równoległoboku
pozwala również rozwiązać
zadanie odwrotne
: rozłożyć daną
siłę P na dwie składowe o znanych kierunkach działania, prze-
cinających się w punkcie przyłożenia siły P i leżących z nią w
jednej płaszczyźnie. Dla znanych P,
i
korzysta się wówczas
ze wzorów:
sin
sin
P
P
,
P
P
.
1
2
sin
sin
Zasada 4 (działania i przeciwdziałania)
Każdemu działaniu towarzyszy równe co do wartości i prze-
ciwnie skierowane wzdłuż tej samej prostej przeciwdziała-
nie.
Zasada 4 odpowiada trzeciemu prawu Newtona, sformułowa-
nemu nie dla punktu materialnego, ale dla dowolnego ciała ma-
terialnego.
02 Statyka.doc
11
Zasada 5 (zasada zesztywnienia)
*
Równowaga sił działających na ciało odkształcalne nie zo-
stanie naruszona przez zesztywnienie tego ciała.
Na podstawie tej zasady przyjmuje się, że układ sił działa-
jących na
ciało odkształcalne
będące w równowadze spełnia
te same warunki równowagi, które dotyczą działania układu sił
na ciało sztywne. Zasada zesztywnienia ma więc ogromne zna-
czenie praktyczne w wytrzymałości materiałów, traktowanej ja-
ko mechanika ciała odkształcalnego.
Zasada 6 (zasada oswobodzenia od więzów)
*
Każde ciało nieswobodne można myślowo oswobodzić od
więzów, zastępując przy tym ich działanie odpowiednimi re-
akcjami. Dalej ciało to można rozpatrywać jako ciało swo-
bodne, podlegające działaniu sił czynnych (obciążeń) oraz
sił biernych (reakcji).
UWAGA
: zasady nr 2, 5 i 6 (oznaczone
*
) zostały wyróż-
nione ze względu na ich znaczenie w wytrzymałości materiałów
(mechanice ciała odkształcalnego).
02 Statyka.doc
12
UKŁADY SIŁ W STATYCE
Wszystkie siły układu działającego na ciało
sztywne leżą w jednej płaszczyźnie.
Płaskie układy sił
Siły układu działające na ciało sztywne
mają dowolne kierunki w przestrzeni.
Przestrzenne układy sił
Linie działania wszystkich sił przecinają się
w jednym punkcie.
Zbieżne układy sił
Linie działania wszystkich sił są do siebie
równoległe.
Równoległe układy sił
Linie działania wszystkich sił mają dowolne
kierunki działania
Dowolne układy sił
Y
Płaski układ sił zbieżnych
X
Y
Płaski układ sił równoległych
X
Y
Płaski
układ sił dowolnie
skierowanych (dowolnych)
X
Y
Przestrzenny
układ sił zbieżnych
X
Z
Y
Przestrzenny
układ sił równoległych
X
Z
Y
Przestrzenny
układ sił dowolnie skierowa-
nych (dowolnych)
X
Z
02 Statyka.doc
13
PŁASKIE ZBIEŻNE UKŁADY SIŁ
W płaskim układzie sił zbieżnych kierunki działania sił
przyłożonych do ciała sztywnego
leżą w jednej płaszczyźnie
i przecinają się w jednym punkcie.
Wypadkową układu sił zbieżnych nazywa się jedną siłę (wektor)
zastępującą działanie danego układu sił.
Dowolny płaski układ
n
sił
,P
przyłożonych
do punktu O ciał
a s
ztywnego można zastąpić
siłą wypadkową
R
równą sumie wektorowej
(geometrycznej) tych sił i przyłożoną również do punktu O.
P
,
....,
P
1
2
n
i
n
R
P
P
...
P
P
.
1
2
2
i
i
1
P
P
P
O
O
P
2
P
P
2
P
P
Płaski układ sił zbieżnych
Układ sił działających na ciało sztywne
P
P
P
P
2
12
P
O
P
123
P
2
O
R =
P
R
P
P
P
1234
Wypadkowa wyznaczona za pomocą
metody równoległoboku
Wypadkowa wyznaczona
za pomocą wieloboku sił
02 Statyka.doc
14
Plik z chomika:
Chomik-Odkrywca
Inne pliki z tego folderu:
10stanynaprezeniaiodksztalceniahipotezywytrzymalosciowe.pdf
(436 KB)
11skrecaniewalowokraglych.pdf
(448 KB)
12zginanieplaskiebelekprostych.pdf
(666 KB)
14zagadnieniawybrane.pdf
(1159 KB)
13wytrzymalosczlozona.pdf
(620 KB)
Inne foldery tego chomika:
mechana2
MECHANIKA
Mechanika egzamin
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin