Kräfte im Gleichgewicht. 61 Kräfte im Gleichgewicht
II. Statik des materiellen Punkts.
14. Auf einen materiellen Punkt
A wirken nach Richtungen, die
alle in einer Ebene liegen, gege
bene Kräfte, so bestimmt sich die
Gröfse und Richtung deren Mit
telkraft wie folgt.
Um zuerst die Richtungen AP-, AP,-,
AP 2 ; AP s ... der Kräfte P; P,-, P,...
zu bestimmen, nehme man eine belie
bige Linie AB als gegeben an, und be
zeichne die Winkel, welche die Kräfte
richtungen mit derselben nach einer Seite
hin von 0 bis 360° gezählt bilden, in
derselben Folge mit «; ct, « 2 ....
Im Punkt A errichte man auf AB das
Loth AC, so fallen die Kräfte in die Li
nien AB, AC und deren Verlängerungen
Aß' und AC' oder zwischen dieselben
und man kann letztere nach Satz 10 in
Seitenkräfte zerlegen, w r elche in diese
Linien AA! und BB' fallen. Aus diesem
Grunde sollen diese normal auf einander
befindliche Linien Axen heifsen, AB
soll dieHauptaxe und AC dieNeben-
axe sein.
Durch solche Zerlegung erhält man
zwei Systeme von Kräften, welche den
gegebenen Kräften gleich gelten und von
denen sämmtliche Kräfte des einen Sy
stems in die Axe AB und sämmtliche
Kräfte des anderen Systems in die Axe
AC fallen. Die Mittelkraft der Kräfte
jedes einzelnen Systems ist offenbar der
Ueberschufs der nach einer Seite hin
wirkenden gröfseren Summe der Kräfte
gegen die nach entgegengesetzter Seite
hin wirkende kleinere Summe; diese
beide Mittelkräfte sind gleichgeltend den
ursprünglich gegebenen Kräften und setzt
man sie beide zu einer neuen Mittelkraft
zusammen, so ist diese die gesuchte Mit
telkraft der gegebenen Kräfte.
Zerlegt man nun P durch das Paral
lelogramm nm in die Seitenkräfte Am
und An, wenn Ap die Kraft P vertritt,
so ist Am — P v = P cos ct
An = P'f = P sin n
Diese Ausdrücke gelten für alle übri
gen Kräfte P,; P 2 ; P s ... P n
Denn für P, ist die Richtung Am, ne
gativ, die Richtung An, positiv, also
— Am, — P, T = — P, cos p, AB' = + P, cos«,
An, = P? = P, sin p,AC = P, sin ct,
Für P 2 sind die Richtungen Am 3 und
An 3 negativ, also
— Am 1 — P 3 r = P 5 cos p 3 AB' = — P 2 cos (a 3 — 180°) = + P 2 cos ct 3
— An 3 — P % y = Pj siti p 3 AB' = — P 2 sin (« 2 — 180°) = + P 2 sin « 2
Für P s ist die Richtung Am 3 positiv, die Richtung An s negativ, also
Am s = P 3 X = P 3 cos p s AB = P 3 cos (360° — « 3 ) = P 3 cos « 3
— An 3 = P 3 V = P s sin p 3 AB = — P 3 siti (360° — « 3 ) = + P 3 sin « 3
Fällt die Kraft in eine der beiden Axen,
so sei die Richtung der Kraft 1) nach
AB gerichtet.
Dann ist « = 0 also
Am = P' = P cos « = P cos 0 = P
An — py = P sin n = P sin 0 = 0
Ist 2) die Richtung der Kraft nach AC,
dann ist «, = 90°, also
Am, = P, x = P, cos a, = P, cos 90° = 0
An, — P^ — P, sin ct, = P, sin 90° = P,
Ist 3)
dann ist
— Am 3 =
An t =
Ist 4)
dann ist
Am 3 =
An 3 —
Diese
Kräften