Две или несколько сил могут действовать либо на одной и той же линии, либо под углом друг к другу.
Fr = F, + F2 + F3 = 250 H + 200 H + 150 H = 600 H |
СИЛЫ НА ОДНОЙ И ТОЙ ЖЕ ЛИНИИ ДЕЙСТВИЯ
Fr = F, — F2 = 40 H — 20 H = 20 H |
Силы на одной и той же линии действия складываются, если они действуют в одном направлении, или вычитаются, если они действуют противоположно друг к другу (рис. 14.64). Как результат получают непосредственные действующие или результирующие силы Fr.
СЛОЖЕНИЕ СИЛ
Если две силы F{ и F2 действуют под углом друг к другу, например в распорках стропил, то можно определить величину и направление равнодействующей силы Fr графически с помощью параллелограмма сил или с помощью треугольника сил (рис. 14.65).
Рис. 14.64. Силы на одной и той же линии действия |
В параллелограмме сил равнодействующая сила Fr представляет собой диагональ параллелограмма, при этом силы F, и F2 являются его ребрами.
В треугольнике сил обе сосредоточенные силы F{ и F2 складываются как стрелки сил с данными их величин и направлений. Соединяя исходные точки и конечные точки стрелок сил, получают равнодействующую силу FK (рис. 14.66).
РАЗЛОЖЕНИЕ СИЛ
Рис. 14.67. Односторонний клин |
Если силу FK необходимо разложить на две отдельные силы, действующие под углом, то их величину можно определять также с помощью параллелограмма сил или треугольника сил (рис. 14.66).
КЛИН
С помощью клиньев может увеличиваться действие силы. Клинья используются, например, для раскалывания материалов и для приподнимания тяжелых грузов. Клин — это основная форма лезвия режущего инструмента. Величины сил в клине можно определить графически с помощью параллелограмма сил.
При одностороннем клине действующая на клин сила удара F{ преобразуется в силу резания Fv намного большую первоначальной (рис. 14.67).
При двустороннем клине действующая на клин сила удара разлагается на две действующие перпендикулярно наклонным поверхностям клина силы раскалывания. Величина сил раскалывания зависит от угла клина (угла заострения) и от силы удара (рис. 14.68).
Рис. 14.69. Наклонная плоскость |
НАКЛОННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ
Расположенную под углом к горизонтальной линии поверхность называют наклонной поверхностью (рис. 14.69). По ней можно доставить вверх на высоту h большой груз Fg посредством приложения относительно маленькой силы F. Сила Fзависит от угла наклона наклонной поверхности и величины груза FG. При этом Fn является силой, которой нагружается наклонная поверхность.
Длина / | |
|
/ Плечо—^ |
При использовании наклонной поверхности «сэкономленная» сила должна уравновешиваться увеличением пути силы s по отношению к высоте подъема А.
14.2.6.5. Рычаг, момент
Сила F |
-Вращение Рис. 14.70. Понятие рычага |
Каждое тело, в котором сила вызывает вращение, обозначается как рычаг (рис. 14.70). Рьгчаг — это вращающееся вокруг оси (центра вращения) твердое тело.
Рис. 14.71. Односторонний рычаг |
Рычагами являются, например, ломы, гаечные ключ и щипцы.
F в Н / в м или см М в Н • м или Н • см |
Вращение в рычаге называют моментом (М). Момент растет с длиной плеча рычага и с увеличением силы, которая действует в рычаге. При этом плечо рычага есть кратчайшее расстояние от центра вращения до точки приложения силы.
Момент = сила • плечо рычага М = F ■ I
Рис. 14.72. Двусторонние рычаги |
В рычаге действуют минимум два момента. Моменты могут быть либо левовращающие (вращение против часовой стрелки), либо правовращающие (вращение по часовой стрелке). В зависимости от положения моментов по отношению к центру вращения различают односторонние рычаги, например тачка (рис. 14.71), двусторонние рычаги, например весы рычажные (рис. 14.72), и коленчатые рычаги, например гвоздодер.
Рычаг находится в равновесии, если левовращающий момент равен правовращающему моменту (закон рычага).
Левовращающий момент = Правовращающий момент МЛ = Мг
Если моменты рычага не находятся в равновесии и вызывают вращательное движение, то их называют крутящим моментом.
14.2.7. Давление в жидкостях и газах 14.2.7.1. Давление в жидкостях Жидкость практически нельзя сжать. Давление р, которое оказывает влияние на замкнутую жидкость, распределяется во все сторо- ны (рис. 14.73). F = 600 Н |
площадь сжатия |
F Р=Т |
А=4 см2 Мнімі И .р =6“!І = 150Д.=і5бар_^ 4cwr смг /I М И И ) |
Рис. 14.73. Давление жидкости |
Единицы измерения давления — паскаль (Па) и бар. 1 Па = lii; 1 бар = 100 ООО Па = 100 кПа = 0,1 МПа. м 1 бар = 100 000 Д = 10-^ = 0,1-^. м2 см2 мм2 |
FbH А в м2, см2 или мм2 р в Па, наличными, Н/м2, Н/см2, Н/мм2 |
Давление внутри жидкости везде одинаково. |
Давление = |
сила |
Рис. 14.74. Величина гидростатического давления |