平面汇交力系,刚体所受力的作用线分布在同一平面内,且各力作用线汇交与一点的力系称为平面力系。各力作用线在同一平面内且汇交于一点的力系称为平面汇交力系.平面汇交力系是最简单、最基本的力系.理论力学中平面汇交力系的解题方法有两种:一种是几何法,另一种是解析法。
合成平衡
力系合成三角形法则
当刚体受到两个力的作用时:其中一个力保持不变,将第二个力的起点平移连接在另一个力的末端,然后连接剩下的一个力的起点和另一个力的末端构成一个三角形。最后连接的那条边就为两力的合力大小,方向为从一个力的起点到另一个力的末端。
力系合成多边形法则
作首尾相接的力多边形;从第一个力的起点到最后一个力的终点作力多边形的封闭边。力系按力多边形法则合成的方法称为力系合成的几何法。平面汇交力系的合成结果是一个合力,合力的作用线通过汇交点,合力的大小和方向由力多边形的封闭边表示,即等于各分力的矢量和。
力系平衡的充要条件
力系的力多边形自行封闭(自行封闭力多边形所得各力的指向是实际指向)。
力系合成的解析法
力在坐标轴上的投影是代数量.已知力的投影,可求得力的大小和方向.力在两个直角坐标轴上的投影与沿两个坐标轴的分力的关系。分别令∑Fx=0;∑Fy=0;∑M=0.一个力在相互平行且同向的轴上的投影相等.将一个力矢平行移动,此力在同一轴上的投影值不变.计算力的投影时,常用锐角进行计算,再冠以正负号.
在X轴、Y轴力的投影分量的代数和等于零
平面汇交力系平衡的必要和充分条件是:力系的合力等于零。其矢量表达式为
力系平衡的几何条件是
力系的力多边形自行封闭
图2-6平面汇交力系平衡的几何条件
求平面汇交力系平衡问题时可以用图解法,即按比例先画出封闭的力多边形,然后用刻度尺和量角器在图上量出所求的未知力的大小和方向;也可以根据图形的几何关系,用三角公式计算出所要求的未知量,这种方法叫做几何法