Внешние и внутренние силы
В сопротивлении материалов активные внешние силы, действующие на рассматриваемое тело (элемент конструкции), часто называют нагрузками.
По способу приложения нагрузки подразделяют на сосредоточенные и распределенные.
К сосредоточенным относят силы, которые передаются на элемент конструкции через площадку небольших размеров (по сравнению с размерами всего элемента). При расчетах сосредоточенную силу считают приложенной в точке. Характеристикой сосредоточенной силы является ее модуль 
, имеющий размерность, например, деканьютон.
К распределенным относятся нагрузки, приложенные непрерывно на некоторой длине или площади. На схемах такие нагрузки изображают в виде графиков, показывающих изменение нагрузки по длине или поверхности тела. Характеристикой распределенной нагрузки является ее интенсивность 
, т. е. величина нагрузки, которая приходится на единицу площади или длины. В первом случае величина измеряется, например, в 
, а во втором — в даН/м.
Нагрузки могут быть распределены не только по поверхности, но и по объему (силы веса, силы инерции, магнитные силы и др.). Они также характеризуются интенсивностью, но имеющей размерность, например, 
.
Распределенные по длине элемента конструкции нагрузки, как и сосредоточенные силы, реально в природе не существуют, а получаются в результате схематизации действительных нагрузок. В ряде случаев такая схематизация приводит к появлению пар сил (моментов).
По характеру воздействия на элементы конструкции нагрузки подразделяют на статические и динамические.
Статическими называют нагрузки, которые прикладываются к телу, постепенно возрастая от нуля до своей конечной величины и оставаясь в дальнейшем практически постоянными. При действии таких нагрузок колебания конструкции и ее частей незначительны.
Динамическими называют нагрузки, которые сопровождаются значительными ускорениями как деформированного тела (или его частей), так и взаимодействующих с ним тел. Возникающими при этом силами инерции пренебречь нельзя. Динамические нагрузки делятся на мгновенно приложенные, ударные и повторно-переменные.
Сопротивление тел, оказываемое действующим на них нагрузкам, обусловливается наличием в этих телах особых внутренних сил, природа которых объясняется теорией молекулярного строения материи. Указанные внутренние силы существуют всегда, они собственно являются причиной существования тела как такового. При действии на тело внешних сил изменяются внутренние силы — появляются дополнительные внутренние силы, которые в дальнейшем будем называть усилиями. Эти усилия и являются предметом нашего изучения, так как именно их величина характеризует способность тел сопротивляться внешним воздействиям.
Для определения величины внутренних усилий пользуются методом сечений, суть которого заключается в следующем:
- Тело, на которое действует какая-либо внешняя нагрузка, в интересующем нас месте рассекается (мысленно) на две части (рис. 2.6, а).
- Отбрасывается условно одна из частей (например, часть Б).
- Действие отброшенной части Б на оставшуюся А заменяется внутренними силами.
Так как тело под действием внешних сил находилось в состоянии статического равновесия, то эти внутренние силы, являющиеся внешними для оставшейся части, должны уравновесить часть А с приложенными к ней внешними силами (рис. 2.6, б). Таким образом, внутренние силы сводятся к категории внешних сил, для определения которых можно использовать уравнения статики твердого тела.
Со стороны отброшенной части на часть А действует система сил, распределенных по всему сечению. Эту систему в общем случае можно привести к одной силе 
(главному вектору) и к одной паре сил 
(главному моменту) (рис. 2.6, б). Выбрав систему координатных осей 
с началом в центре тяжести сечения, разложим главный вектор и главный момент на составляющие по указанным осям. Эти составляющие имеют следующие обозначения и названия: 
— продольная сила; 
и 
-поперечные силы соответственно в плоскостях 
и 
— крутящий момент; 
и 
— изгибающие моменты соответственно в плоскостях 
и 
.
Этим видам внутренних усилий соответствуют следующие виды деформации:
- растяжение или сжатие — при появлении в поперечных сечениях только продольных усилий
; - сдвиг — при появлении в поперечных сечениях только поперечных усилий
или 
, - кручение — в поперечных сечениях возникают только крутящие моменты;
- изгиб — в сечении действует только изгибающий момент или
Появление в поперечных сечениях сразу нескольких внутренних
усилий приводит к сложным видам деформации (сложному сопротивлению).
Эта теория взята со страницы лекций по предмету «прикладная механика»:
Возможно эти страницы вам будут полезны:
| Основные задачи сопротивления материалов |
| Модели прочностной надежности |
| Основные гипотезы и допущения |
| Понятие о напряжениях |
