Следствия из признака эквивалентности пар

Согласно признаку эквивалентности пар, все пары, моменты которых геометрически равны, являются эквивалентными.

 
  Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru

Следствие 1. Не изменяя величину сил, плечо пары и направление вращения, пару можно переносить в её плоскости как жесткую фигуру (рис. 37).

Рассмотрим две пары Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru и Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru , лежащие в одной плоскости, причем по модулю Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru , Так как плоскость пар общая и направление вращения одинаковые, то векторы Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru и Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru параллельны и направлены в

одну сторону. Следовательно Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru , то есть моменты пар геометрически равны, пары эквивалентны: Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru ~ Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru .

 
  Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru

Следствие 2. Не изменяя величину сил, плечо и направление вращения, пару можно переместить в параллельную плоскость (рис. 38).

Как и в предыдущем случае, моменты пар геометрически равны Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru . Следовательно, пары эквивалентны: Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru ~ Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru .

 
  Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru

Следствие 3. Пару сил можно "деформировать", то есть изменять величину сил, образующих пару и плечо пары так, чтобы произведение силы на плечо, направление вращения и плоскость пары остались неизменными (рис. 39).

Так как Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru , то Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru . Кроме того, моменты Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru и Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru параллельны и направлены в одну сторону. Тогда Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru , следовательно, пары эквивалентны.

Замечание. Пара, действующая на твердое тело, стремится вращать его. На первый взгляд кажется, что пара будет вращать тело вокруг середины плеча. Но, очевидно, это неверно, так как пару можно переносить в плоскости ее действия куда угодно в данном теле и, следовательно, "середина плеча" – точка совершенно неопределенная. Вопрос о том, вокруг чего поворачивается пара, относится уже к задачам динамики, так как для ответа на него нужно определить как будет двигаться тело под действием данных сил. В динамике будет показано, что всякая пара, действующая на свободное твердое тело, поворачивает это тело вокруг его центра тяжести. Если же тело имеет неподвижную ось вращения, то пара, где бы нм была расположена, будет поворачивать тело вокруг этой оси с одним и тем же вращательным усилием (моментом).

8.4. Теорема о "сложении" пар

Теорема. Всякая система, состоящая из Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru пар сил, эквивалентна одной паре, момент которой равен геометрической сумме моментов пар системы.

Доказательство.

Дана система пар Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru , имеющих моменты Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru .

Доказать, что Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru и момент этой пары Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru .

Доказательство.

По основной лемме статики систему пар Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru приводим к двум силам Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru . При этом главный вектор и главный момент не изменяются:

Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru ,

Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru .

Отметим, что в общем случае Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru .

Из условия, что Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru , следует, что Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru - либо прямопротивоположные силы, либо пара. Но из условия, что Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru , следует, что Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru не прямопротивоположные силы (так как главный момент двух прямопротивоположных сил относительно любого полюса равен нулю)

Таким образом, Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru есть пара, момент которой равен главному моменту исходной системы сил, то есть

Следствия из признака эквивалентности пар - student2.ru .

Следствие. Для равновесия тела под действием системы пар необходимо и достаточно, чтобы геометрическая сумма моментов этих пар была равна нулю.

Наши рекомендации