Аксиомы статики
Третья аксиома служит основой для преобразования сил. Не нарушая механического состояния абсолютно твердого тела, к нему можно приложить или отбросить от него уравновешенную систему сил.
Тело (рис. 2, б) находится в состоянии равновесия. Если к нему приложить несколько взаимно уравновешенных сил (F1 =F'1, F2 = F'2, F3 = F'3), то равновесие не нарушится. Аналогичный эффект получится при отбрасывании этих уравновешенных сил.
Системы сил, показанные на рис. 2, а, б, эквивалентны, так как они дают одинаковый эффект: под действием каждой из них тело находится в равновесии.
Из второй аксиомы вытекает следствие, согласно которому всякую силу, действующую на абсолютно твердое тело, можно перенести вдоль линии ее действия в любую точку тела, не нарушив при этом его механического состояния.
Пусть на тело в точке А действует сила
(рис. 2, в). В произвольной точке В на линии действия силы
приложим две силы
и
, равные по модулю
и направленные в противоположные стороны. Состояние тела в этом случае не нарушится. Силы
и
, равные по модулю и противоположно направленные, можно отбросить. Таким образом, силу F1 можно заменить равной силой
, перенесенной по линии действия
из точки А в точку В (рис. 2, г). Как показано выше, сила является скользящим вектором.
Векторы, которые можно переносить по линии их действия, называют скользящими.
Четвертая аксиома определяет правило сложения двух сил. Равнодействующая двух сил, приложенных к одной точке, приложена в этой точке и является диагональю параллелограмма, построенного на данных силах.
Так, равнодействующая двух сил
и
, приложенных к точке А (рис. 3, а), будет сила
, представляющая собой диагональ параллелограмма ACDB, построенного на векторах заданных сил. Определение равнодействующей двух сил по правилу параллелограмма называется векторным, или геометрическим, сложением и выражается векторным равенством
=
+
(1)
При графическом определении равнодействующей двух сил вместо правила параллелограмма можно пользоваться правилом треугольника. Из произвольной точки А (рис.3,6) проводим, сохраняя масштаб и заданное направление, вектор первой составляющей силы
, из его конца проводим вектор, параллельный и равный второй составляющей силе
. Замыкающая сторона AD треугольника и будет искомой равнодействующей
. Ее можно также представить как диагональ параллелограмма ABDC, по- строенного на заданных силах. Модуль равнодействующей двух сил можно определить из треугольника ACD:
,где
поэтому
, или
. (2)
На основании четвертой аксиомы одну силу Fs можно заменять двумя составляющими силами
и
. Такую замену часто производят при решении задач статики.
Естественный способ задания движения точки.
Рассмотрим естественный способ задания движения точки, когда отдельно задается:
- траектория движения;
- начало и положительное направление отсчета;
- закон движения точки по траектории: S = S(t),
где S - дуговая координата (расстояние, измеренное от выбранного на траектории начала отсчета до текущего положение точки на траектории).
Рис. 2.4. Естественный способ движения точки
| Основное уравнение динамики |