Statik.
Statik.
Gleichungen 2) und 4) die beiden letzten
identisch, so dass die Gleichgewichtsbe
dingungen nur drei sind:
SX -- 0, SY - 0, S{Xy - Yx) = 0.
Die Mittelkraft und das mittlere Paar
geben die Gleichungen:
SX = Q cos t
SY — Q sin r
S{Xy-Yx) = Rr,
wo t der Winkel der Mittelkraft mit
den Axen ist, das mittlere Paar liegt
natürlich in der Ebene selbst, also:
l = m — 0, n= 1.
Die Bedingungsgleichung
la 4- mb nc — 0
ist hier immer erfüllt, da c = 0 ist.
Also wird eine Mittelkraft sich mit
Ausnahme eines gleich zu erwägenden
Falles immer ergeben.
Die Linie, in welcher dieselbe liegt,
bestimmen die Gleichungen 5), welche
sich auf eine reduciren:
Rr
~Q = *1 C0S 1 — l 8111 T '
Die Gleichung
la + mb 4- nc = 0
wird aber in einem Falle das kleinste
mittlere Paar nicht verschwinden lassen;
dies findet statt, wenn gleichzeitig 0 = 0
ist, d. h. wenn die Mittelkraft verschwin
det. In diesem Falle geben die Glei
chungen 5):
l — l l} m = m t , n = n t , Rr — Pq.
Das mittlere Paar ist also unabhängig
von der Auswahl des Punktes O,. Glei
chung 6) gibt dann keinen Sinn mehr.
Hieraus folgt, dass wenn alle Kräfte
in einer Ebene liegen, sie immer sich
in eine Kraft vereinigen lassen, mit
Ausnahme des Falles, wo diese Mittel
kraft verschwindet, wo dann eine Ver
einigung in ein Paar stattfindet.
Wir wollen jetzt annehmen, dass alle
Kräfte parallel seien. Die Gleichungen
8) und 4) werden dann, da «, ß, y für
alle Kräfte gleich sind:
7) aSP - Qa, ßSP - Qb, ySP ~ Qc.
8) '¿SPy — ßSPx - Rrn,
ßSPz — ySPy - Rrl,
ySPx — uSPz — Rrm.
Erhebt man die drei Gleichungen 7) ins
Quadrat und addirt sie, so ergibt sich:
Q* = (xpy, 0 = sP,
a = «, h = ß, c — y,
also die Mittelkraft ist den Seitenkräften
immer parallel und gleich ihrer alge
braischen Summe.
Multiplicirt man die Gleichungen 8)
bezüglich mit y, «, ß und addirt, so
kommt:
la + mß 4- «y — 0,
d. h. die Kräfte lassen sich immer in
eine Kraft vereinen, wenn nicht XP = 0
ist. Schliessen wir diesen Fall aus, so
geben für unsern Fall die Gleichungen 5);
9) ß2Pz - ySPy = IP {iß - ny)
ylPx - alPz = 2P{iy - c«)
aXPy - ßSPx = SP {ria - £ß),
welche die Linie bestimmen, in welcher
die Mittelkraft liegt. Diese Gleichungen
werden aber identisch, wenn man setzt:
ÌSP — SPz, iSP=zSPx, t]SP — SPy.
Diese drei Gleichungen bestimmen einen
Punkt, dessen Lage von den Grössen
«, ß, y ganz unabhängig ist. D. h. :
„Wenn ein fester Körper von nur
parallelen Kräften angegriffen wird, deren
algebraische Summe nicht Null ist, so
gibt es immer eine Mittelkraft, welche
durch einen Punkt geht, dessen Lage
unabhängig von der Richtung der Kräfte
ist, also sich nicht ändert, wenn man die
Kräfte in ihren Angriffspunkten derart
dreht, dass sie parallel bleiben.“
Im Falle die Kräfte den Massen pro
portional sind ist dieser Punkt der Schwer
punkt (vgl. den Artikel: Schwerpunkt).
Im Allgemeinen nennen wir ihn den
Mittelpunkt der parallelen Kräfte.
Nimmt man die auf den parallelen
Kräften senkrechte Ebene als die der
x, y, so ist a = ß = 0, y — 1, und die
Gleichungen 9) werden:
SPy — rjPS, SP.x = ÌSP.
Diese Gleichungen bestimmen den Punkt,
in welchem die Mittelkraft die Ebene xy
schneidet, und auch die Projection des
Mittelpunktes auf diese Ebene. Offen
bar kann man die Ebene xy auch durch
den Mittelpunkt selbst legen. — Nimmt
man diesen als Anfangspunkt der Coor
dinate, so wird :
I = >7 = C = 0,
also :
SPx = SPy = SPz = 0.
Liegen alle parallelen Kräfte in einer
Ebene, und nimmt man diese als die der
xy, so hat man :