Основні визначення, поняття і аксіоми статики. Предмет статики

 

Статикою називається розділ теоретичної механіки, в якому вивчаються загальні положення про сили, їх приведення до найпростішого вигляду та умови рівноваги матеріальних тіл, на які діють ці сили.

Під рівновагою розуміють стан спокою тіла по відношенню до інших тіл. Умови рівноваги істотно залежать від того, чи є тіло твердим, пружним, рідким, газоподібним. У загальному курсі теоретичної механіки розглядаються тільки задачі про рівновагу абсолютно твердих тіл.

У статиці розв'язуються такі основні задачі: 1) приведення системи сил, що діють на абсолютно тверде тіло, до найпростішого вигляду; 2) визначення умов рівноваги сил, які діють на абсолютно тверде тіло. Ці задачі статики можна розв'язувати шляхом відповідних геометричних побудов або за допомогою числових розрахунків.

Матеріальна точка - це матеріальне тіло, розмірами якого при вирішенні конкретної задачі можна знехтувати, або геометрична точка, яка наділена певною масою.

абсолютно тверде тіло – це тіло, відстань між частками якого залишається постійною. Тобто абсолютно тверде тіло зберігає свою геометричну форму незалежно від дії інших сил.

Сила – фізична величина, яка є кількісною мірою механічної взаємодії між матеріальними тілами. Сила - величина векторна, її дія на абсолютно тверде тіло визначається: значенням або модулем сили; напрямом дії сили; точкою, в якій вона прикладена. Пряма аа (рис. 1.1), уздовж якої спрямована сила, називається лінією дії сили. Основною одиницею сили є 1 ньютон (Н). Це сила, яка масі в 1 кг надає прискорення в 1 м/с² (1Н = 1 кг × 1 м/с² = 1 кг×м/с²).

 

Графічно сила зображується спрямо-ваним відрізком-вектором (рис. 1.1), довжина якого виражає у вибраному масштабі величину сили, а напрям відрізка відповідає напряму сили. Силу позначатимо буквою , а її величину (модуль) як чи . Сукупність сил, що діють на абсолютно тверде тіло, називати-

А а а   Рис. 1.1

мемо системою сил . Наведемо ще такі визначення:

1. Тіло, яке не взаємодіє з іншими тілами і якому з даного положення можна надати будь-яке переміщенняу просторі, називається вільним.

2. Якщо одну систему сил , що діють на вільне тверде тіло, можна замінити іншою системою , не порушуючи при цьому стану спокою чи руху, в якому знаходиться тіло, то такі дві системи сил називаються еквівалентними: ~ .

3. Система сил , під дією якої вільне тверде тіло знаходиться у стані спокою, називається зрівноваженою, або еквівалентною нулю: ~ 0.

4. Якщо задана система сил еквівалентна одній силі, то ця сила називається рівнодійною заданої системи сил: ~ .

5. Сила, яка прикладена до тіла в точці, називається зосередженою. точкою прикладання сили називається та матеріальна частка тіла, до якої ця сила безпосередньо прикладена.

6. Сили, що діють на всі точки довжини, поверхні чи об'єму, називаються розподіленими.

величину сили, яка припадає на одиницю довжини, площі або об’єму, називають інтенсивністю. звичайно розподілену силу позначають буквою q, яка має розмірність Н/м, Н/м², Н/м³ відповідно. прикладами розподілених сил є: тиск циліндричного котка на поверхню дороги; тиск колеса трамваю на рейку; тиск снігового шару на покрівлю; тиск рідини на стінки трубопроводу, посудини, греблі; сили ваги тіла та ін. Позначають характер дії розподілених сил графіком (епюрою). На рис.1.2, а, б, в наведено відповідно епюри рівномірної, трикутникової і довільної інтенсивностей діючих сил.

а

б рис.1.2

в

7. Зовнішні сили - це сили, що діють на тіло або механічну систему з боку матеріальних точок або інших тіл, якi не входять в цю систему.

8. Внутрішні сили - це сили взаємодії між точками однієї механічної системи.