Основные типы связей и их реакции

Если перемещения тела не ограничены, то такое тело называется свободным. Несвободнымтелом называется тело, перемещения которого ограничены другими телами. Причем тела, ограничивающие перемещения данного тела называются связями. Действие связей можно заменить соответствующими силами, которые называются реакциями связей (аксиома связей). Реакция связей по природе своей несколько отличаются от всех других действующих на систему сил, принятых называть активными. Активные силы, действуя на покоящуюся систему, могут сообщить ей то или иное движение, в то же время реакции связей этим свойством не обладают вследствие чего их называют обычно пассивными силами. Ниже рассмотрим ряд связей, часто встречающихся в инженерной практике.

Пусть твердое тело весом Р на нерастяжимой нити подвешено в неподвижной точке О (рис.1.4).

Рис.1.4.

Нить, служащая связью, дает реакцию . Числовое значение (модуль) этой реакции равно в данном случае весу тела Р, так как нить на тело действует с силой Т, а тело на нить с силой Р. Аналогично силы реакции должны быть направлены вдоль гибких нерастяжимых нитей и для тела, показанного на рис.1.5.

Рис.1.5.

Теперь рассмотрим жесткий стержень (рис.1.6) одним концом А, который закрепляется в шарнирно-неподвижной опоре, другим концом в точке В (гладкая поверхность стержня опирается на острие другого тела). В этом случае, силу реакции шарнирно-неподвижной опоры раскладываем на две составляющие по осям координат Х,У, а в точке В она будет направлена перпендикулярно к центральной оси стержня.

Рис.1.6.

Для случая, когда некоторая балка (рис.1.7) одним концом в точке В опирается на острие, а другим концом в двух точках А и С упирается на другое тело, то силы реакции связей будут направлены по перпендикуляру к той из поверхностей, к которой можно будет провести нормаль.

Рис.1.7.

На рис.1.8 показано друге простое соприкосновение двух тел, т.е. некая балка лежит на гладкой поверхности. Здесь реакции связей в точках А и В всегда будут направлены по нормали к опорной поверхности.

Рис.1.8.

Примером для цилиндрической шарнирно-подвижной опоры является связь, указанная на рис.1.9. Эта опора препятствует перемещению закрепленной точки тела по вертикальному направлению, т.е. по перпендикуляру к плоскости I-I. Реакция такой опоры соответственно имеет направления этого перпендикуляра.

Рис.1.9.

Если твердое тело опирается на идеально гладкую (без трения) поверхность (рис.1.10), то реакция связи направлена по общей нормали к соприкасающимся поверхностям.

Сферическим шарниром называется устройство, изображенное на рис.1.11.

Рис.1.11.

Если сферическая поверхность контакта идеально гладкая, то реакция связи имеет направление нормали к этой поверхности и проходит через центр шарнира О. Причем это направление может быть любым, т.е. нельзя заранее предугадать его. Точно так же нельзя определить направление реакции подпятника, изображенного на рис.1.12.

Рис.1.12.

Вопросы для самопроверки

1. Что изучает теоретическая механика?

2. Что такое механическое движение?

3. Какие вы знаете инженерные дисциплины, из которых состоит механика в целом?

4. Из каких разделов состоит теоретическая механика?

5. В чем заключается цель статики?

6. Что такое материальная точка?

7. Что такое механическая система?

8. Какое тело считается абсолютно твердым?

9. Какие вам известны из основных понятий статики?

10. Чем характеризуется сила?

11. Что такое система сил?

12. Какие задачи статики вам известны?

13. Какие системы сил эквиваленты?

14. Какие знаете аксиомы статики?

15. Как называются две силы, приложенные в одну точку тела?

16. Как вы представляете связь, приложенную на тело?

17. Что такое свободное тело?

18. Что такое несвободное тело?

19. Какие вы знаете разновидности связей?

20. Что такое силы реакции?

21. Какие силы относятся к активным?

22. Какие силы относятся в пассивным?