Приведение системы сходящихся сил

Пусть система сходящихся сил (F1, F2,...,Fn) приложена к твердому телу (рис. 12, a).

Согласно следствию второй аксиомы, переносим все силы системы в точку пересечения линий действия A и получаем систему сил, приложенных в одной точке (рис. 12, b). По аксиоме параллелограмма сил, начиная с сил F1 и F2, последовательно складываем силы, добавляя каждый раз к полученной сумме по одной силе системы. Дойдя до последней силы Fn, выясняем, что система сил (рис. 12, b) эквивалентна одной силе или равнодействующей R* (рис. 12, c), равной геометрической сумме сил системы.

Таким образом, система сходящихся сил приводится к равнодействующей (эквивалентна равнодействующей), которая равна геометрической сумме сил системы и приложена в точке пересечения линий действия сил:

(F1, F2,...,Fn) ~ R*; R* = F1 + F2 +... + Fn Силы называются сходящимися, если линии действия всех сил, составляющих систему, пересекаются в одной точке. Докажем теорему: Система сходящихся сил эквивалентна одной силе (равнодейству­ющей), которая равна сумме всех этих сил и проходит через точку пересечения их линий действия. Пусть задана система сходящихся сил F1, F2, F3,..., Fn, при­ложенных к абсолютно твердому телу (рис. 2.1, а). Перенесем точки приложения сил по линиям их действия в точку пересечения этих линий (21, б). Получили сист сил, прил к одной точке. Она эквивалентна заданной. Сложим F1 и F2, получим их равнодействующую: R2=F1+F2. Сложим R2 с F3: R3=R2+F3=F1+F2+F3. Сложим F1+F2+F3+…+Fn=Rn=R=åFi. Ч.т.д. Вместо параллелограммов можно построить силовой многоугольник. Пусть система состоит из 4 сил (рис 2.2.). От конца вектора F1 отложим вектор F2. Вектор, соединяющий начало О и конец вектора F2, будет вектором R2. Далее отложим вектор F3 помещая его начало в конце вектора F2. Тогда мы получим вектор R8, идущий от точки О к концу вектора F3. Точно так же добавим вектор F4; при этом получим, что вектор, идущий от начала первого вектора F1 к концу вектора F4, является равнодействующей R. Такой пространственный многоугольник называется силовым. Если конец последней силы не совпадает с началом первой силы, то силовой многоугольник наз разомкнутый. Если для нах равнодействующей исп прав геометр, то этот способ наз геометрическим. Больше пользуются аналитическим способом для определения равнодействующей. Проек­ция суммы векторов на некоторую ось равна сумме проекций на ту же ось слагаемых векторов, получим Rx=åFkx=F1x+F2x+…+Fnx; Ry=åFky=F1y+F2y+…+Fny; Rz=åFkz=F1z+F2z+…+Fnz; где Fkx, Fky, Fkz– проекции силы Fkна оси, а Rx, Ry, Rz– проекции равнодействующей на те же оси. Проекции равнодействующей системы сходящихся сил на координатные оси равны алгебраическим суммам проекций этих сил на соответствующие оси. Модуль равнодействующей R равен: R=(Rx2+Ry2+Rz2)1/2. Направляющие косинусы равны: cos(x,R)=Rx/R, cos(y,R)=Ry/R, cos(z,R)=Rz/R. Если силы распол в пл-ти то всё аналогично, отсутствует ось Z.