192. Тяжелое тело, опирающееся на плоскость в нескольких точках и находящееся под действием только одной силы F.
Для того чтобы тело было в равновесии, необходимо и достаточно:
1) чтобы сила
была направлена так, чтобы она прижимала тело к плоскости;
2) чтобы она составляла с нормалью угол, меньший угла трения
3) чтобы она пересекала плоскость внутри опорного многоугольника, определяемого, как в п. 112.
Эти условия необходимы. В самом деле, пусть, как и в п. 112,
- точки касания тела с плоскостью и
реакции плоскости в этих различных точках. Если представить себе ось
направленную нормально к плоскости в сторону, где находится тело, то все эти реакции будут направлены в ту же сторону от плоскости и будут составлять с осью
углы меньше
Так как совокупность сил
находится в равновесии, то реакции
имеют равнодействующую, которая, очевидно, равна и прямо противоположна силе
Но главный вектор реакций направлен, очевидно, в ту же сторону от плоскости, что и ось
и образует с ней угол, меньший
следовательно, сила
направлена в противоположную сторону и тоже образует с осью
угол, меньший
Чтобы показать необходимость третьего условия, возьмем какую-нибудь сторону
опорного многоугольника; сумма моментов сил
и
относительно этой стороны должна равняться нулю; моменты всех сил
относительно этой стороны имеют одинаковые знаки; сила
должна иметь момент противоположного знака и должна поэтому пересекать плоскость в точке А, лежащей по отношению к
по ту же сторону, что и остальные точки опоры. Так как это имеет место для каждой из сторон опорного многоугольника, то точка А находится внутри этого многоугольника.
Эти необходимые условия и достаточны. В самом деле, если они выполнены, то можно всегда разложить силу
на одинаково с ней направленные параллельные силы, приложенные в точках опоры
Все эти составляющие уравновешиваются сопротивлением плоскости.