Diagram siły

W mechanice statycznej , a dokładniej w mechanice ciała stałego , wykres sił jest graficzną metodą określania intensywności sił działających na układ w stanie równowagi. Jest to tłumaczenie graficzny z podstawowej zasady statyki .

Nazywa się to również „dynamiką sił” lub „dynamiką” .

Ta metoda, bardzo szybka i precyzyjna, jeśli jest wykonywana z należytą starannością, może być zastosowana tylko w przypadku problemów płaskich (w dwóch wymiarach), to znaczy w przypadku wszystkich układów poddanych co najwyżej trzem siłom. Oraz w niektórych przypadkach poza trzema mocnymi stronami. Często kojarzony jest z wielokątem kolejki linowej .

Przypomnienie o fundamentalnej zasadzie statyki

W artykule „ mechanika statyczna ” przypomniano o warunkach stosowania fundamentalnej zasady statyki . W problemie znane są pewne mechanizmy (często są to obciążenia), a inne częściowo lub całkowicie nieznane: są to niewiadome układu, którego ustalenie musi być w stanie doprowadzić do odpowiedniego zwymiarowania badanego urządzenia.

Jego stwierdzenie dostarcza, w ramach statyki ciała stałego, dwa równania wektorowe:

suma sił wynosi zero: graficznie daje to zamknięty łańcuch wektorów, to znaczy w rzeczywistości zamknięty wielokąt, którego wszystkie boki są zorientowane w tym samym kierunku.
suma momentów sił wynosi zero: interpretacje mogą się różnić w zależności od przypadku, ale skutkują określonymi układami linii działania, co pozwala określić ich kierunek.

Ograniczenia zatrudnienia

Wielokąt będący figurą płaską, zbiór wektorów siły musi być współpłaszczyznowy. Jeśli tak nie jest, użyj płaszczyzny prostopadłej lub konieczne jest skorzystanie z innych metod. Korzystanie wyłącznie z rozdzielczości graficznej działa tylko w przypadku działań mechanicznych, które można modelować za pomocą suwaków (slidery: działania mechaniczne bez chwili). Działania zbyt skomplikowanych połączeń lub par nie mogą być brane pod uwagę inaczej niż przez obliczenia.

Przypadki akademickie

Układ mechaniczny poddany działaniu dwóch sił

Ciało stałe poddane działaniu dwóch sił - lub dwóch suwaków w przypadku torsorów - pozostaje w równowadze, jeśli:

dwie siły mają to samo natężenie, ten sam kierunek i są w przeciwnych kierunkach; zależność ta wywodzi się z równania zwanego „wypadkową” wynikającego z podstawowej zasady statyki;
oba suwaki mają tę samą oś środkową (punkty przyłożenia sił znajdują się na linii współliniowej z kierunkiem sił); związek ten pochodzi z równania zwanego „momentami” wynikającego z tej samej zasady.

Układ mechaniczny poddany trzem siłom

Ciało stałe poddane działaniu trzech suwaków (sił) pozostaje w równowadze wtedy i tylko wtedy, gdy:

Jeśli co najmniej dwie siły nie są równoległe

środkowe osie trzech suwaków są współbieżne w tym samym punkcie; to tłumaczy równanie momentów z podstawowej zasady dynamiki,
siły są współpłaszczyznowe i tworzą zamknięty wielokąt (trójkąt); to tłumaczy równanie wypadkowej.

Rzeczywiście, suma zerowa umożliwia zapisanie jednej z trzech sił jako funkcji dwóch pozostałych, co narzuca członkostwo w tej samej płaszczyźnie wektorowej.

Jeśli dwie siły są równoległe

wszystkie osie środkowe są równoległe i w tej samej płaszczyźnie;
intensywności weryfikują zasadę działania dźwigni .