ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ.
Сила тяжести – равнодействующая сил притяжения к Земле, она распределена
по всему объёму тела. Силы притяжения, приложенные к частицам твёрдого
тела, образуют систему сил, линии, действия которых сходятся в центре
Земли. Поскольку радиус Земли значительно больше размеров любого
земного тела, силы притяжения можно считать параллельными.
Рис. 1.48
Для определения точки приложения силы тяжести (равнодействующей параллельных сил) используем теорему Вариньона о моменте равнодействующей:
Момент равнодействующей относительно оси равен алгебраической сумме моментов сил системы относительно этой оси.
Изображаем тело, составленное из нескольких частей - силы тяжести частей, приложены в центрах тяжести частей.
Пусть равнодействующая (сила тяжести всего тела) – приложена в неизвестном пока центре .
– координаты центра тяжести .
– координаты центров тяжести частей тела.
Рис. 1.49
Из теоремы Вариньона следует:
В однородном теле сила тяжести пропорциональна объёму :
,
– вес единицы объёма
Следовательно, в формулах для однородных тел:
– объём элемента тела
– объём всего тела
Центр тяжести однородных плоских тел (плоских фигур).
Для плоских тел можно записать:
, где – площадь фигуры, – её высота.
Тогда после подстановки в записанные выше формулы получим
– площадь части сечения
– координаты центра тяжести частей сечения
Выражение – называют статическим моментом площади относительно оси y.
Аналогично – статический момент относительно оси х.
Тогда координаты центра тяжести сечения можно выразить:
Оси, проходящие через центр тяжести, называются центральными. Статический момент относительно центральной оси равен нулю.
Положение центра тяжести простых геометрических фигур:
Рис.1.50
При решении задач необходимо учесть:
1. Центр тяжести симметричных фигур находятся на оси симметрии.
2. Сложные сечения разделяем на несколько простых.
3. Полости (отверстия)рассматриваются как часть сечения с отрицательной площадью.
Пример. Необходимо определить центр тяжести представленного сечения.
Рис.1.51
Разбиваем сечение на простейшие геометрические фигуры (прямоугольник, треугольник, половина круга).
Площадь прямоугольника
Площадь треугольника
Площадь половины круга
Центр тяжести:
прямоугольника
треугольника
половины круга
Положение центра тяжести, представленного сечения определяем по формуле
.
.
Дата добавления: 2015-06-17; просмотров: 1151;