Важно понимать, что направление линии действия реакции не зависит от действующих на тело сил.

Опирание на поверхность вызывает реакцию только при надавливании. Отрыву тела от поверхности опоры связь не препятствует.

По этой причине свободное опирание называется связью  односторонней или   неудерживающей.

Теперь рассмотрим техническое устройство, называемое «шарнир».

Шарниры бывают двух типов: цилиндрические и сферические.

a) Цилиндрической шарнир (рис. 2.3, а).

Цилиндрический шарнир допускает поворот внутренней части относительно внешней. Поворот происходит относительно оси цилиндра. Силы взаимодействия проходят перпендикулярно касательной плоскости, проведенной через линию соприкосновения. Линия их действия всегда проходит через ось шарнира.

b) Сферический шарнир (рис. 2.3, б).

Сферический шарнир допускает поворот внутренней части относительно внешней в любом направлении. Поворот происходит относительно центра шарнира. Силы взаимодействия перпендикулярны касательной плоскости, проведенной через точку соприкосновения. Линия их действия всегда проходят через центр шарнира

Рис. 2.3

2. Нить

Под термином «нить» в теоретической механике понимают любой гибкий элемент: трос, канат, веревку и т. п. Реакция нити всегда действует вдоль нити, и направлена от тела в сторону нити.

Эта связь также является односторонней, поскольку реакция возникает только при натягивании нити.

            

Рис. 2.4

На рис. 2.4, «а» силы натяжения нитей   и  являются реакциями.

3. Опорный стержень.

Опорным стержнем принято называть невесомый стержень, прикрепляемый с двух сторон с помощью сферических шарниров (рис. 2.4, б).

На такой стержень действуют только две силы на его концах. Согласно аксиоме 1, эти силы имеют общую линию действия, которая проходит через центры опорных шарниров.

В случае прямолинейного стержня реакция направлена по оси стержня.

Эта связь является удерживающей или двухсторонней.

4. Шарнирно-подвижная (скользящая) опора.

Такой тип опоры может быть реализован в виде опоры на катках. Возможные способы ее схематического изображения показаны на рис. 2.5.

Рис. 2.5

Наличие катков позволяет опоре свободно перемещаться вдоль поверхности, поэтому, как и в случае взаимодействия тела с гладкой поверхностью, реакция перпендикулярна к опорной поверхности. Линия ее действия проходит через центр шарнира.

Эта связь является удерживающей или двухсторонней.

5. Шарнирно-неподвижная опора.

Если тело прикреплено к поверхности (другому телу) с помощью неподвижного цилиндрического шарнира (см. рис. 2.6, а), то реакция имеет неизвестное направление в плоскости действия и угол  может быть любым.

В этом случае силу  неизвестного направления удобно разложить на две неизвестные силы  и , направленные по координатным осям.

Схематично опора может изображаться в виде двух опорных стержней, неподвижно фиксирующих точку А, как это показано на рис. 2.6,б.

Рис. 2.6

При этом         и      

Силы  и  называются составляющими силы  по осям х и у.

Эта связь является удерживающей.

6. Шаровая шарнирно-неподвижная опора.

Для шарового (сферического) шарнира реакция может иметь любое направление в пространстве. В этом случае ее следует разложить на три составляющие по осям: X_A, Y_A  и Z_A (рис. 2.6, в).

При этом           и  

Эта связь является удерживающей.

7. Жесткая заделка

Движение тела может быть ограничено опорой, которая называется «жёсткая заделка». Ее схематическое изображение показано на рис. 2.7.

Рис. 2.7

Жёсткая заделка препятствует любому поступательному перемещению тела, поэтому направление её реакции заранее определить нельзя и сначала определяют её составляющие  и .

Кроме того, жёсткая заделка препятствует повороту тела. Силовой фактор , препятствующий повороту называется реактивным моментом.

Свойства моментов и операции с ними будут рассмотрены в дальнейшем.

Эта связь является удерживающей.

 

Тема 3.