Пример 6.1 (задача 4.16 из [ 2 ]). Шлюпка висит на двух шлюпбалках, причем вес ее, равный 9.6 кН, распределяется между ними поровну.
Шлюпбалка АВС нижним полушаровым концом опирается на подпятник А и на высоте 1.8 м над ним свободно проходит через подшипник В; вылет шлюпбалки равен 2.4 м. Пренебрегая весом шлюпбалки, определить силы ее давления на опоры А и В.
Схематично изобразим шлюпбалку с действующими на нее опорными реакциями (см. рис. 6.1.) и запишем уравнения равновесия полученной плоской системы сил:
Решив систему относительно неизвестных составляющих опорных реакций, получим:
Теперь вычислим силы давления в опорах А и В, как
Пример 6.2. Плоская конструкция состоит из трех стержней, соединенных в точке В шарниром. Конец А стержня АВ жестко заделан в вертикальную стену, а концы С и Д стержней ВС и ВД опираются, соответственно, на вертикальную и горизонтальную шарнирно – подвижные опоры. Размеры элементов конструкции и приложенная к ней нагрузка указаны на рис. 6.2.
Составить систему уравнений для нахождения опорных реакций в точках А, Д и С.
Мысленно освободив конструкцию от опор, заменим их действие пятью неизвестными реакциями (две силы и момент в точке А и по одной силе в точках С и Д). Запись трех уравнений равновесия для плоской системы сил, действующей на конструкцию в целом, не позволяет вычислить искомые неизвестные.
Учтем следующее соображение: если конструкция в целом находится в равновесии, то и каждый из ее элементов должен так же находиться в равновесии (т.е. для системы сил, действующих на каждый элемент, можно записать уравнения равновесия).
Тогда либо к уравнениям равновесия конструкции в целом добавляют недостающее число уравнений равновесия для ее элементов, либо записывают уравнения равновесия для каждого из элементов, формирующих конструкцию. В рассматриваемом примере выбран второй путь; соответствующие силовые схемы приведены на рис. 6.3.а,б,в (при этом распределенная по линейному закону нагрузка заменена соответствующей равнодействующей).
Для каждого из элементов и узла сочленения (шарнир В), запишем уравнения равновесия:
Стержень АВ:
.
Стержень ВС:
где =0,75
Стержень ВД:
Шарнир В:
.
Решив систему уравнений, найдем искомые составляющие опорных реакций:
.
Замечание:
- если в узле сочленения соединяются два элемента, то условия равновесия в узле обычно не записываются, а на силовых схемах элементов сразу учитывается 4-я аксиома (третий закон Ньютона) о силах действия и противодействия.