Какие силы возникают в стержнях плоской шарнирно-стержневой конструкции, закрепленной на неподвижном основании

Radusha

4

В плоской шарнирно-стержневой конструкции, которая закреплена на неподвижном основании и подвержена вертикальной или горизонтальной силе \(p\), могут возникать несколько сил. Давайте рассмотрим каждую из них подробнее:

1. Сила реакции \(R\) в шарнире: Поскольку конструкция закреплена на неподвижном основании, шарнир условно не может двигаться. Возникающая в шарнире сила реакции \(R\) будет направлена противоположно силе \(p\). Это объясняется третьим законом Ньютона, который гласит, что на каждое действие существует равное и противоположное противодействие.

2. Сила растяжения \(T\) или сжатия: Внутри стержня возникает сила растяжения или сжатия, обозначенная как \(T\). Эта сила распределена равномерно вдоль стержня и направлена от шарнира к основанию стержня. Ее значение зависит от геометрических характеристик стержня и может быть рассчитано с использованием формулы \(T = F \cdot L\), где \(F\) - площадь поперечного сечения стержня, а \(L\) - его длина. Если сила \(p\) направлена вертикально вниз (в горизонтальной силе будет аналогично), то сила растяжения будет максимальной в самом верхнем стержне и уменьшаться по мере приближения к основанию.

3. Момент силы \(M\): Если сила \(p\) приложена не к точке шарнира, а к другой точке стержня, то возникает момент силы \(M\). Момент силы определяется силой \(p\) и расстоянием от точки приложения силы до шарнира. Момент определяет вращающий момент, который будет вызывать поворот конструкции вокруг шарнира.

Важно понимать, что такие конструкции являются идеализированными моделями и реальные условия могут отличаться. Например, возможны деформации стержней, трение в шарнирах и другие факторы, которые могут влиять на силы в конструкции. Однако, описанные выше силы являются основными компонентами, которые могут возникать в плоской шарнирно-стержневой конструкции под действием внешней силы \(p\).