在通常情況下,建築結構都在地面上處于靜止不動的狀态,相對于地球靜止,并稱這種狀态為平衡狀态。在力學上把物體相對于地球靜止或作勻速直線運動的兩種狀态叫做平衡狀态。因為在這兩種情況下,物體的加速度都等于零,物體受到的力完全一樣。比如,用吊車起吊柱子,當勻速起吊時,繩索所受的拉力T就等于柱子的重量W,即T=W,吊運的物體處于平衡狀态,如果T>W,柱子産生向上的加速度,如果T<W,柱子産生向下的加速度,平衡狀态就成為不可能。
如果作用在物體上的二力使物體維持平衡,則此二力必須大小相等,方向相反,作用在同一直線上。這就是二力平衡條件。二力平衡時,其合力必定為零。二力平衡條件是力系(作用于同一物體上的一組力)的二力平衡中的兩力和作用力與反作用力中的兩力雖然都具有大小相等、方向相反、作用線相同的關系,但不要把二者混淆起來。作用力與反作用力是沿着同一直線分别作用在兩個物體上的力,根本談不上相互平衡。而二力平衡是二力作用在同一物體上,才有互相平衡的關系。
根據二力平衡原理和力的平行四邊形法則,我們可以引出一個推論:當物體受三個互不平行力作用而處于平衡時, 這三力的作用線必定相交于一點。這就叫三力平衡原理。
當一個物體受多個共線力作用,其平衡條件又是什麼呢?顯然應使所有向左〈或向上的力與所有向右(或向下)的力相等時,物體才會處于平衡。
即∑x=0〈或∑y=0)規定一個特定方向作用力為正,那麼相反方向的作用力則為負值,保證平衡狀态時合力為零。
上式表明,物體在初等于其共線力系的作用下的平衡條件為備力沿作用線方向的代數等于零。假如不考慮平衡狀态,平移共線作用力到指定點,并附加力偶,在其他方向産生力的分量,該方向産生加速度,與物體勻速運動或靜止運動不符,所以在平衡狀态力的作用點平移不需要外加力偶。
平行力的平衡
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