Адрес этой страницы' ?>

<<Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>

ГЛАВА ДЕВЯТАЯ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕХНИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ

§ 1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О СИЛАХ

В механике силой называют величину, характеризующую действие одного тела на другое, в результате которого происходит изменение состояния первого тела: изменяется его скорость или тело выходит из состояния покоя.

В зависимости от способа воздействия одного тела на другое различают: силу тяжести, силу упругости, силу деформации, силу трения, силу давления газа на поршень двигателя и др.

В природе нет материальных тел, находящихся вне воздействия на них других тел, а следовательно, все тела находятся под воздействием внешних или внутренних сил.

Активные и пассивные силы.

Если тело находится в покое, это не означает, что на это тело не воздействуют другие тела, другие силы. Например, груз лежит на столе, стол неподвижен, но он не свободен от силы притяжения, с силой собственного веса груз давит на поверхность стола, но поверхность стола давит в свою очередь на груз с силой, равной весу груза (эту силу называют силой реакции или реакцией). В приведенном примере сила, с которой давит груз, является активной силой, а сила давления поверхности стола на груз—-пассивной силой.

Сила притяжения всегда действует на все тела, в то же время большинство тел остаются неподвижными (движение земли не учитывается).

Тела, находящиеся в покое, уравновешены силами реакций, по своей величине всегда равными активным силам.

Внешние и внутренние силы.

Внешние силы—это силы, действующие на тело извне. Под влиянием внешних сил тело или начинает двигаться, если оно находилось в состоянии покоя, или изменяется скорость его движения, или направление движения. Внешние силы в большинстве случаев уравновешены другими силами и их влияние незаметно, только знание законов механики позволяет утверждать о действии внешних сил на тело, находящееся в покое.

Внешние силы, действуя на твердое тело, вызывают изменения его формы, обуславливаемые перемещением частиц.

Внутренними силами являются силы, действующие между частицами, эти силы оказывают сопротивление изменению формы.

Изменение формы тела под действием силы называют деформацией, а тело, претерпевшее деформацию, называют деформированным.

Равновесие внутренних сил с момента приложения внешней силы нарушается, частицы тела перемещаются одна относительно другой до такого состояния и положения, когда возникающие между ними внутренние силы уравновешивают внешние силы и тело сохраняет приобретенную деформацию.

Если внутренние силы малы и окажутся неспособными уравновесить внешние силы, то тело разрушается, разъединяясь на части.

После удаления внешней силы, если она не превзошла некоторого определенного предела, тело принимает свою первоначальную форму.

Свойство тел восстанавливать свою форму после снятия нагрузки называется упругостью, а вызванная деформация — упругой деформацией.

Свойство сохранения телом приобретенной деформации после снятия нагрузки называется пластичностью, а деформация — пластической.

При соприкосновении два тела воздействуют друг на друга и деформируются. Недеформированных тел не существует. Всякое тело деформируется при воздействии на него сколько угодно малой силы. Величину внутренних сил характеризует прочность сцепления частиц данного тела. Упругость пружин, резины является наглядным примером проявления внутренних сил.

Силы сопротивления движению. Тело при движении преодолевает силы сопротивления, величины которых различны, от небольшого торможения до сопротивления, останавливающего движущееся тело. К числу сил сопротивления, кроме внутренних сил, относят сопротивление среды (воздух, вода), силы инерции, силы трения.

Характеристика силы. Действие силы на тело, заключающееся в изменении состояния этого тела, вполне определяется следующими тремя факторами: точкой приложения силы, направлением силы, величиной силы.

Точкой приложения силы называется точка данного тела, на которую сила непосредственно действует, изменяя состояние данного тела.

Под направлением силы понимают то направление движения, которое получит тело под действием этой силы. Линией направления данной силы называется линия действия этой силы.

Измерение величины силы означает сравнение ее с некоторой силой, принятой за единицу. Измеряют силу обычно динамометрами разных конструкций (рис. 53, а, б).

Сила — величина векторная, т. е. имеющая не только числовое значение, но и направление, поэтому действие силы на тело определяется не только ее величиной, но и ее направлением.

Векторные величины графически изображаются в виде отрезков, имеющих определенную длину и направление (рис. 53, в), при этом длина отрезка АБ выражает в произвольно выбранном масштабе величину силы Р, стрелка указывает направление действия силы Р, а начало отрезка А является точкой приложения силы Р.

Рис. 53. Приборы для измерения сил и изображение силы:

а — пружинный динамометр, б — динамометр для измерения больших сил, в — графическое изображение силы