Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Теоретическая механика в вопросах и ответах_Часть 1. Статика.pdf
Скачиваний:
46
Добавлен:
26.03.2016
Размер:
3.63 Mб
Скачать

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дано:

 

Р =18 кН;

q =3кН/м;

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М=40

кН/м; l1 6 м; l2 6 ; l3 0 м;

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

h1 6 м;

h2 4 м;

30 ; a =3м;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

b 4 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

 

 

 

 

 

 

 

1.

Назвать типы связей в опорах А и С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Показать на чертеже реакции свя-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2.

зей.

 

 

 

 

 

b

 

 

q

 

 

 

h

 

 

Расчленить конструкцию. Показать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

силы, действующие на АВ и ВС по-

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

сле расчленения конструкции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l1

 

l 2

 

 

l 3

 

 

Составить

уравнения

равновесия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

сил, действующих на ВС и АВ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычислить давление в опорах А иС,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а также усилие в шарнире В.

 

 

 

 

3.3. Равновесие системы сил с учетом трения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

При стремлении сдвинуть одно тело по поверхности другого в касательной

плоскости поверхностей этих тел возникают

 

, препятствующиеБ

движению.

Это явление называется трением. Разл чают трен е покоя, трение движения и

трение качения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

й

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При трении покоя величина силы т ен я зав сит от действующих на тело

активных сил и может изменяться

 

нуля до некоторого своего наибольшего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

силы

 

 

 

 

значения. Сила трения покоя, люб е п евышение которой ведет к возникнове-

нию движения, называется наиб льшей силой трения покоя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

 

Величина этой силы, имеющей место в предельном положении покоя тела,

определяется по формуле

 

 

от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тFсцmax f N ,

 

 

 

 

(18)

где f

– коэффициент сцеплен я; N

– сила нормального давления, прижимаю-

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

щая тела друг к другу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Трение двухзтел, находящихся в относительном движении, называется тре-

нием движения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

P

 

Трение качения возникает при перекатыва-

 

 

п

 

нии тела (катка) по поверхности другого тела и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обусловлено их деформацией. Вследствие этого

h

 

 

 

 

 

 

 

тела соприкасаются по некоторой площадке, а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е

 

N

 

 

 

нормальная составляющая N

полной реакции

 

 

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

опорной поверхности смещается от оси катка в

 

F

сц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сторону его движения. Величина смещения в

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

предельном положении покоя называется коэф-

 

 

 

 

 

 

 

фициентом трения качения и имеет размерность

 

 

 

 

 

 

 

 

длины. Сила N и вес катка G образуют пару сил с плечом , момент которой

M T N называется моментом трения качения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

Качение катка без скольжения будет иметь место, если

 

Fсцmax P

 

N .

(19)

 

h

 

 

Методика решения задач на равновесие с учетом сил трения – такая же, как и при отсутствии трения. Однако в этом случае рассматривается предельное положение равновесия тела. Это позволяет по вышеприведенным зависимостям определить наибольшую силу трения покоя и момент трения и с учетом этого составить необходимые уравнения равновесия, соответствующие системе сил реакций и активных сил, действующих на тело.

3.3.1

 

 

 

 

 

 

Вопросы и задачи

 

 

У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Однородный брус весом G опирается

 

 

 

 

 

 

 

 

В

 

концом А на шероховатыйТгоризонталь-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ный пол, а концом В – на гладкую верти-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кальную стену. Коэффициент сцепления в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

точке Аравен f.

 

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определить:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

реакции в точке В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Вел ч ну этойреакции.

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

3.

На

меньшийугол φ, при котором воз-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

можно равновесие.

 

 

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Возможно ли равновесие, если пол бу-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Направление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дет гладким, а стена – шероховатой?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

3.3.2 На шероховатой накл нн й п д углом α к горизонту плоскости нахо-

дится в равновесии груз весом G, к которому приложена сила P , образующая с

плоскостью угол β. Коэфф ц

о

 

 

 

 

 

 

 

сцепления равен f.

 

 

 

Определить:

 

 

 

ент

 

 

 

 

 

 

 

 

иР

 

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

Нормальную реакцию N плоско-

 

 

 

з

 

 

 

 

 

2.

сти.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х

Наибольшую силу трения покоя.

 

 

о

 

 

 

 

 

3.

Максимальное значение силы Р,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при котором груз будет оста-

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ваться в равновесии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Минимальное значение силы Р,

е

 

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при котором груз будет оста-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ваться в равновесии.

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3.3 Однородный стержень весом G и длинной l находится в равновесии, опираясь концом А на днище полуцилиндрического желоба. Коэффициент сцепления в точке А f A f , в точке В fB 0 .

23

 

 

 

 

 

 

l/4

 

 

 

Определить:

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Направление реакции в точке В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Направление полной реакции в точке

 

 

 

 

 

 

 

В

 

 

А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Величину нормальной реакции в точ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

ке А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

Численные значения угла сцепления

 

 

 

А

 

 

 

 

и коэффициент сцепления в точке А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У

 

3.3.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На барабан радиуса r намотан

 

 

a

 

 

 

b

 

Р

 

трос, к которому подвешенТгруз ве-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сом G. Груз удерживается в равно-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

весии с помощью тормоза. К рыча-

 

О

 

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

r

 

 

 

 

гу ОА тормоза приложена сила Р

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

под углом α к вертикали. Коэффи-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

циент сцепления между тормозной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ко

 

 

и шкивом равен f. Радиус

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шк ва – R.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лодкой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

Определить:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Равновесие какого тела следует

 

 

 

 

 

 

G

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

рассмотреть для определения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

величины силы нормального

давления между тормозной к л дк й ишкивом?

 

 

 

 

2. Какое для этого нужно

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ави ь уравнение равновесия?

 

3.

Определить вел ч ну

 

лы нормального давления N рычага на тормозной

 

шкив.

 

 

 

сост

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Определить минимальноеизначение величины силы Р, при котором барабан не

 

будет вращаться.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3.5

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О ределить стержень АВ весом G 40 Н прикреплен шарнирно к неве-

сомым ползунам Аи В. Коэффициент трения ползуна Ао направляющие f A f .

К ползуну В приложена сила Q 20 Н, направленная вверх. Механизм располо-

 

е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жен в вертикальной плоскости. Трением ползуна Впренебречь.

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

Q

1.

Определить:

В

Направление силы трения ползуна А о

 

 

2.

направляющие.

 

 

Модуль нормальной реакции направля-

 

 

3.

ющих ползуна В.

 

 

Модуль нормальной реакции направля-

 

А

4.

ющих ползуна А.

 

Величину коэффициента сцепления в

60°

60°

 

направляющих ползуна А.

3.3.6

Н

Три кубика одинакового веса G расположены в вертикальнойУплоско-

сти на двух наклонных плоскостях, образующих двугранный угол. Коэффициент

сцепления между кубиками и наклонными плоскостями равен f.

Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

Определить:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нормальное давление N1 крайнего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

й

 

 

 

 

 

G

 

 

G

 

 

 

кубика на наклонную плоскость в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

момент вытаскивания среднего ку-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

.

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

среднему

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мент между средним и крайним ку-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

б ками.

 

 

4.

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Отношение N2 к N1 при f 0,2 .

 

 

 

 

 

 

 

жить

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Какую силу Р нужно прил

 

к

 

кубику для того, чтобы его выта-

 

щить?

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

3.3.7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Однородный ц л ндрический каток весом G =10 кН и радиусом

 

 

 

 

 

з

 

 

 

 

 

 

 

r =0,5м находится под действ ем силы P , приложенной под углом 30 к го-

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ризонту.

Коэффициент

сцепления

между

катком и опорной

поверхностью

f

0,2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

Р

 

 

1.

Определить:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

Силу Р, необходимую для равномерного ка-

r

 

 

 

 

 

 

2.

чения катка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Величину силы нормального давления катка

 

е

 

 

 

 

3.

на поверхность.

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

 

Максимальную силу сцепления между кат-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ком и опорной поверхностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Будет ли наблюдаться при качении проскаль-

зывание катка?

25