静力学
フレームと機械: ピンで分解して解く
多力部材、ピンでの分解、ピンの作用反作用の対、梁-筋かいフレームの解法、機械の機械的利点
トラスと違い、フレームや機械には三か所以上で力を受ける部材があり、その力はもう棒の方向に沿いません。コツは構造物をピンで分解し、各部材を別々につり合わせることです。
三つ目の力をオンにしてください。三点で力を受けると、部材はもう線方向にだけ押せません。曲がり、せん断を受けます。それが多力部材です。
フレームをピンで分解します。各部材が自分の自由物体図を持ち、つながっていた所にはピン力が入ります。
共有するピンでは、二つの部材が大きさ同じで逆向きの力で押し合います。部材を切り替えると、ピン力はニュートンの第三法則で符号が反転するだけです。
荷重をドラッグしてください。筋かいが二力部材なので、梁にモーメント式一つで筋かいの力が出て、Pに応じて大きくなります。
機械は距離を力と引き換えます。入力をドラッグしてください。てこは腕の長さの比だけ力を倍にします。それが機械的利点です。
実際に使うフレームと機械には三点以上で力を受ける多力部材があり、トラスと違って力が部材方向に沿いません。解法は分解です。各部材に別々の自由物体図を描いてΣFx=0・ΣFy=0・ΣM=0を適用し、共有ピンが二部材に大きさ同じで逆向きの力を与えることを忘れずに。二力部材(筋かいやリンク)を見抜けば、そのピン力は線方向の未知数一つに減ります。フレームは静止するため、機械は同じつり合いで運動を機械的利点と引き換えるために作られます。次は、分布荷重がこれらの点荷重を長さに広がる荷重に置き換えます。
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