Сферический шарнир – вид соединения, при котором два сочленeнных тела имеют общую точку, а других ограничений на относительное движение тел не накладывается. В частности, одно из тел может свободно поворачиваться вокруг произвольной оси, связанной с другим телом и проходящей через общую точку.
В нашем примере одно из тел – неподвижное, и слово “относительное” в определении можно опустить. Общая точка обоих тел и обозначена буквой A.
Здесь контакт двух тел – точечный, и связь допускает вращения, так что реакция связи должна сводиться к одной силе, приложенной в точке A. Условие на возможное перемещение: ? A = 0 . В самом деле, точка A подвижного тела никуда из своего текущего положения сместиться не может.
Записанное условие позволяет без труда выяснить, к какому из двух классов относится данный вид связи. Связь в примере 2 – двусторонняя. Действительно, возможное перемещение здесь единственное (равное нулю). От приписывания этому возможному перемещению знака “минус” ничего не меняется, так что перемещение – неосвобождающее.
А как может быть направлена реакция связи? Она должна быть ортогоальна вектору ? A ; но любой вектор ортогонален нулевому вектору. Вывод: реакция связи R.A может иметь любое направление в
пространстве. Какое именно, можно установить, лишь решая задачу о равновесии нашего подвижного тела.
Изобразим это тело освобождeнным от связей. Освобождeнное от связей тело: Во избежание недоразумений надо заметить, что на практических занятиях Вы встречались с вращательными шарнирами. Обозначается вращательный шарнир так же, как и сферический; но это – другой вид сочленения.
Именно, при данном сочленении два тела имеют общую ось. Вращательный шарнир допускает относительное вращение тел только вокруг этой оси – а не вокруг произвольной оси, как в случае сферического шарнира. В задачах по теме “Плоская система сил” вращательный шарнир при освобождении от связи заменяется двумя взаимно ортогональными реакциями. Вернемся теперь к обсуждению аксиом статики. Рассмотрим последнюю из этих аксиом.