Равновесие системы сходящихся сил

Для равновесия системы сходящихся сил, приложенных к твердому телу, необходимо и достаточно, чтобы равнодействующая, а следовательно, и главный вектор этих сил (см. п. 4) были равны нулю. Условия, которым при этом должны удовлетворять сами силы, можно выразить в геометрической или в аналитической форме.

1. Геометрическое условие равновесия. Так как главный вектор системы сил определяется как замыкающая сторона силового многоугольника, построенного из этих сил (см. рис. 6), то может обратиться в нуль только тогда, когда конец последней силы в многоугольнике совпадает с началом первой силы, т. е. когда многоугольник замкнется.

Следовательно, для равновесия системы сходящихся сил необходимо и достаточно, чтобы силовой многоугольник, построенный из этих сил, был замкнутым.

2. Аналитические условия равновесия. Аналитически модуль главного вектора системы сил определяется формулой

.

Так как под корнем стоит сумма положительных слагаемых, то обратится в нуль только тогда, когда одновременно R_x =0, R_y =0, R_z= 0, т.е. когда действующие на тело силы будут удовлетворять равенствам:

S F_kx =0, S F_ky =0, S F_kz =0.

Данные три равенства выражают условия равновесия в аналитической форме: для равновесия пространственной системы сходящихся сил необходимо и достаточно, чтобы суммы проекций этих сил на каждую из трех координатных осей были равны нулю.

Если все действующие на тело сходящиеся силы лежат в одной плоскости, то они образуют плоскую систему сходящихся сил. В случае плоской системы сходящихся сил получим, очевидно, только два условия равновесия:

S F_kx =0, S F_ky =0.

Рис. 7

3. Теорема о трех силах. При решении задач статики иногда удобно пользоваться следующей теоремой (рис. 7): если твердое тело находится в равновесии под действием трех непараллельных сил, лежащих в одной плоскости, то линии действия этих сил пересекаются в одной точке.