设在刚体上作用有力F1, F2 ,…, Fn ,使刚体处于平衡状态(图2-22a)。在力的作用面内任选一点0,将作用于刚体上的各力F1, F2 ,…, Fn 平移到点0,并产生附加力偶组成的力偶矩M1,M2,…,Mn。
图2-22
若使刚体处于平衡,则必领满足作用于刚体上的合力矢FR=0,合力偶矩M=0,即
(2-6)
例2-5 图2-23a 所示为装载混凝土翻斗车车斗,车斗及混凝土共重w=5kN,为防止重心偏移自动翻斗卸料,在A点处用挂钩锁住,如水平锁住力为F,方向为水平向右,已知BOy的距离为0.1m,AOx的距离为0.5m,求0点处的反力及A点处的水平锁住力F。
图2-23
解 翻斗车的车斗处于平衡状态, 其受力如图2-23b所示,支点0处受反力为Fox、 Foy,方向如图。取0点为坐标系原点,列出平衡方程为:
由式(2),直接求出
由式(3)直接求出
以此值代入式(1),即得
说明实际0点的x方向受到的反力Fox与图中标注方向相反,即应向左。
例2-6 简易起重机起重臂AB的A端安装于固定铰链支座,B端用水平绳索BC拉住,起重臂与水平线成40°角,起重臂在B端装有滑轮,钢丝绳绕过滑轮把重量w =3000 N的重物吊起,钢丝绳绕过滑轮前与水平线成30°角(图2-24a)。设起重臂自重略去不计,求平衡时支座A和绳索BC的反力。
解 以起重臂AB连同滑轮作为研究对象。画出它的受力图(2-24b)。起重臂受到的力有:滑轮两边钢丝绳的拉力FT1、FT2。如果不计摩擦,FT1=FT2=W=3000N; 绳索BC的拉力FT3;支座A的反力FN,因为FT1和FT2的大小相等,它们的合力必通过B点,所以FT1和FT2可认为作用在点B。由于起重臂只在A、B两点受力,是个二力杆,故反力FN必沿连线AB。在受力图上以A为直角坐标系0xy的原点,如图2-24c 所示,列出平衡方程:
已知FT1=FT2=W=3000N,只有FT3、FN是未知量,由式(2)求得
把FN=-7000N代入式(1)得到
①FN值求得后为负值,说明其方向与图示假设方向相反;如求得值为正值,说明其方向与图示假设方向相同。
知识点词条:平面受力时的平衡方程及应用