Chapter 3 Force System Resultants
Transcript of Chapter 3 Force System Resultants
Chapter 3
Force System Resultants(ระบบของแรงลพท)
ผสอน: รศ.ดร.วชดา เสถยรนาม
หอง: ภาควชาวศวกรรมโยธา
E-mail: [email protected]
ทบทวนประเดนส ำคญทไดเรยนไปแลว• บททแลว เรำพจำรณำวตถทมขนำดเลกและถอเสมอนเปนจดๆ
เดยวได
• ส ำหรบในบทน เรำจะเกยวของกบวตถซงมขนาดทไมสามารถจะถอวาเปนจดได
• ดงนนแรงตำงๆทกระท ำบนวตถอำจจะกระท ำตำงจดกน และบงคบใหเรำตองเขำไปเกยวของกบระบบของแรงทไมพบกนทจดๆเดยว
• บทน เราจะศกษาผลของแรงทมตอวตถคงรป
2
3
วตถประสงคเพอศกษำ
• แนวคดและวธกำรค ำนวณหำโมเมนตของแรง
• วธกำรหำโมเมนตรอบจดหรอแกนใดๆ
• วธกำรหำโมเมนตของแรงคควบ
• วธกำรหำแรงลพธซงเกดจำกระบบแรงทไมรวมศนย
• เรยนรวธกำรแทนทของแรงระบบหนงดวยระบบของแรงซงงำยกวำและสมมล (equivalent) กบระบบเดม
3.1 โมเมนตของแรง
Moment of a Force
5
โมเมนตของแรง (Moment of Force)• โมเมนตของแรงรอบจดหรอแกนใดๆ คอแรงทพยำยำมท
จะท ำใหวตถ “หมน”
6
โมเมนตของแรง1. ขนาดของโมเมนต
– F เปนแรงทพยำยำมท ำใหเกดกำรหมน
– d เปนระยะระหวำงจดหมนและแรง Fโดยท ำมมฉำกกบแรงนน
2. ทศทางของโมเมนต– เปนปรมำณเวคเตอร ตองบอกทศทำง
– ใชกฎมอขวำ
FdM O =
7
สญลกษณของโมเมนต• โมเมนตเปนปรมำณเวคเตอร
• ตองใชสญลกษณทแตกตำงจำกแรง
2D & 3D 2D
8
Ex. 3.1-1 จงค ำนวณหำโมเมนตรอบจด O
𝑀𝑂 = 𝐹 ⋅ 𝑑= −(100 ⋅ 2)= −200 N ⋅ m
𝑀𝑂 = 𝐹 ⋅ 𝑑= +(100 ⋅ 2)= 200 N ⋅ m
𝑀𝑂 = 𝐹 ⋅ 𝑑= +(100 ⋅ 1)= 100 N ⋅ m
𝑀𝑂 = 𝐹 ⋅ 𝑑= +(100 ⋅ 0)= 0 N ⋅ m
𝟏𝟎𝟎 𝐍
𝟏𝟎𝟎 𝐍 𝟏𝟎𝟎 𝐍 𝟏𝟎𝟎 𝐍
11
Ex. 3.1-2 จงค ำนวณหำโมเมนตรอบจด A, B, C, และ D
𝑀𝐴 = 𝐹 ⋅ 𝑑= −800 ⋅ 1.5 + 1= −2000 N ⋅ m
𝑀𝐵 = 𝐹 ⋅ 𝑑= −800 ⋅ 1.5= −1200 N ⋅ m
𝑀𝐶 = 𝐹 ⋅ 𝑑= 800 ⋅ 0= 0 N ⋅ m
𝑀𝐷 = 𝐹 ⋅ 𝑑= 800 ⋅ 0.5= 400 N ⋅ m
12
โมเมนตลพธของระบบแรงรวมระนำบ• โมเมนตลพธของระบบแรงรวมระนำบ คอ ผลรวมของโมเมนต
รอบจดใดๆ
332211 dFdFdF
FdMOR
++=
=
13
Ex. 3.1-3 จงค ำนวณหำโมเมนตของแรงทง 4 รอบจด O
( )
( ) ( )
mN9.333
30sin32030cos3440060250
−=
++−+−=
= dFMO
14
กำรเขยนโมเมนตของแรงในรปเวคเตอร• โมเมนตของแรง ทกระท ำรอบจด สำมำรถเขยน
อยในรปของเวคเตอรไดคอ
โดยท เปนเวคเตอรก ำหนดต ำแหนงของจดใดๆ บนเสนตรงทแนวแรง ผำน
F O
F
r
𝐌𝒐 = 𝐫 × 𝐅
15
ผลคณเวคเตอร (Cross Product)ผลคณของเวคเตอร และ จะไดผลลพธเปนเวคเตอร
1 ขนาดของเวคเตอร
2 ทศทางของเวคเตอร
A B C
BAC =
sinABC =
C
( ) CAB uBAC sin==
C
16
คณสมบตของกำรคณแบบเวคเตอร• กฏของกำรสลบทใชไมได
แต
• กำรคณดวยสเกลำร
• กำรกระจำย( ) DABADBA +=+
ABBA −=
( ) ( )aaaa BABABABA ===
ABBA
17
ผลคณเวคเตอรในระบบพกดฉำก• ผลคณเวคเตอรของเวคเตอรหนงหนวย
0
0
0
=−==
=−==
=−==
kkijkjik
jjkijikj
iijkikji
( )( )
( )( ) 190sin11
00sin11
==
==
ji
ii
18
ผลคณเวคเตอรในระบบพกดฉำก (ตอ)• ผลคณเวคเตอรของเวคเตอร และ
• เมอพจำรณำผลคณเวคเตอรหนงหนวย( ) ( )
( )kjiBA
xyyx
xzzxyzzy
BABA
BABABABA
−+
−−−=
( ) ( )( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )kkjkik
kjjjij
kijiii
kjikjiBA
+++
+++
++=
++++=
zzyzxz
zyyyxy
zxyxxx
zyxzyx
BABABA
BABABA
BABABA
BBBAAA
A B
19
ผลคณเวคเตอรในระบบพกดฉำก (ตอ)• ผลคณเวคเตอรของเวคเตอร และ สำมำรถเขยนอยในรปของดเทอรมแนนท
yx
yx
zyx
zyx
zyx
zyx
BB
AA
BBB
AAA
BBB
AAA
jikji
kji
BA
=
=
A B
(-) (-) (-)
(+) (+) (+)
21
กำรเขยนโมเมนตของแรงในรปเวคเตอร (ตอ)• โมเมนตของแรง รอบจด สำมำรถค ำนวณไดโดยF
zyx
zyxO
FFF
rrr
kji
FrM ==
O
( ) ( ) ( )kjiM xyyxxzzxyzzyO FrFrFrFrFrFr −+−−−=
FrM =O
= (-0.2i+0.16j) x (-400i+693j)
= -138.6 k -64.0 k N.m= -202.6 k N.m
22
Ex. M A = ?
F = 400i +693j N
0.20 m
0.16 m
A
B
แรงกระท ำบนหชำงทจด B จงหำโมเมนตของแรงนรอบจดยด A
𝐌𝑨 = 𝐫𝑨𝑩 × 𝐅
i j k i j
-0.2 0.16 0 -0.2 0.16
-400 693 0 -400 693
23
F = -40i -20j +40k N
Ex. M A = ?
( ) ( ) ( )
mN6.223
100120160222
=
+−+=AM
1.246.223
100cos
4.1226.223
120cos
3.446.223
160cos
1
1
1
=
=
=
−=
=
=
−
−
−
ขนาด ทศทาง
MA = (rABx F) = (i+3j+2k) x (-40i-20j+40k)
= [(3)40-(-20)2]i – 120j +100k= 160i – 120j + 100k N.m
-
+ + +
- -i j k i j
1 3 2 1 3
-40 -20 40 -40 -20
𝐌𝑨 = 𝐫𝑨𝑩 × 𝐅
QUIZ
24
𝐌𝒐 = 𝐫 × 𝐅
ทบทวนประเดนส ำคญทไดเรยนไปแลว• โมเมนตของแรง
FrM =
26
หลกของกำรสงผำน (Principle of Transmissibility)• โมเมนตของแรง ทกระท ำรอบจด สำมำรถค ำนวณหำได
โดยผลคณของเวคเตอร ของจดใดๆบนเสนตรงทแรง ผำนและแรง
F O
Fr
F
𝐌𝒐 = 𝐫𝑨 × 𝐅= 𝐫𝑩 × 𝐅= 𝐫𝑪 × 𝐅
27
Ex. 3.1-4 The pole is subjected to a 60N force that is directed from C to B. Determine the magnitude of the moment created by this force about the support at A.
( ) ( ) ( )
kji
kji
rrr
jir
kjir
22
024331
43
23
+−−=
−+−+−=
−=
+=
++=
ACABCB
AC
AB
• สรางเวคเตอรก าหนดต าแหนงi j k
A 0 0 0
B 1 3 2
C 3 4 0
M = 𝐫 × 𝐅
28
Ex. 3.1-4 (ตอ)เขยนเวกเตอรของแรง F
F = -40i -20j +40k N
หำโมเมนตโดยใชผลคณของเวกเตอร
( ) ( ) ( )
+−+−
+−−==
=
222212
226060
kjir
uF
CB
CB
CB
r
F
i j k i j
3 4 0 3 4
-40 -20 40 -40 -20
MA = (rABx F) หรอ= (i+3j+2k) x (-40i-20j+40k)
= [(30)40-(-20)2]i – 120j +100k= 160i – 120j +100k N.m
-
+ + +
- -i j k i j
1 3 2 1 3
-40 -20 40 -40 -20
MA = (rACx F) = (3i+4j) x (-40i-20j+40k)
= 160i – 120j +100k N.m
29
Ex. 3-4 (ตอ)
ขนำดของโมเมนต
ทศทำงของโมเมนต
( ) ( ) ( )
mN6.223
100120160222
=
+−+=AM
1.246.223
100cos
4.1226.223
120cos
3.446.223
160cos
1
1
1
=
=
=
−=
=
=
−
−
−
MA = 160i – 120j +100k N.m
30
โมเมนตลพธของระบบแรง• โมเมนตลพธทเกดขนเนองจำกระบบของแรงทกระท ำตอวตถใหเกดกำรหมนรอบจด สำมำรถค ำนวณไดจำกO
( )FrM =OR
31
โมเมนตของแรงทงสามรอบจด O สามารถค านวณไดจาก
MO = (rOAx F1)+(rOAx F2)+ (rOBx F3)
โดยท
Ex. 3.1-5 Three forces act on the rod. Determine the resultant moment they create about the flange at O and determine the coordinate direction angles of the moment axis.
kjir
jr
254
5
−+=
=
OB
OA
i j k
O 0 0 0
A 0 5 0
B 4 5 -2
32
Ex. 3.1-5 (ตอ)
MO = (rOAx F1) + (rOAx F2) + (rOBx F3)
= [5(20)-40(0)]i + [0]j + [0(40)-(-60)(5)]k +[0i-0j+0k] +[5(-30)-(40)(-2)]i + [(-2)80-(-30)4]j + [4(40)-80(5)]k
= 30i - 40j + 60k N.m
i j k i j i j k i j i j k i j
0 5 0 0 5 + 0 5 0 0 5 + 4 5 -2 4 5
-60 40 20 -60 40 0 50 0 0 50 80 40 -30 80 40
33
ตวอยำง 3.1-5 (ตอ)ขนำดของโมเมนต
ทศทำงของโมเมนต
( ) ( ) ( )
mN1.78
604030222
=
+−+=OM
8.391.78
60cos
1211.78
40cos
4.671.78
30cos
1
1
1
=
=
=
−=
=
=
−
−
−
34
ทฤษฎของวำรยอง (Varignon’s Theorem)• คนพบโดยนกคณตศำสตรชำวฝรงเศสชอ วำรยอง(ค.ศ. 1654-1722)
• โมเมนตของแรงลพธยอมเทำกบผลบวกของโมเมนตของแรงยอยรอบจดหมนเดยวกน
( ) FrFFrFrFrM =+=+= 2121O
35
Ex. 3.1-6 (Varignon’s Theorem)Three forces act on the rod. Determine the resultant moment they create about the flange at O and determine the coordinate direction angles of the moment axis.
kjir
jr
254
5
−+=
=
OB
OA
F1 + F2 = -60i + 40j +20k +50j= -60i + 90j + 20k
MO = rOAx (F1 + F2) + rOBx F3
= 30i – 40j + 60k N.m
i j k i j k
0 5 0 + 4 5 -2
-60 90 20 80 40 -30
i j k
O 0 0 0
A 0 5 0
B 4 5 -2
QUIZ
36
𝐌𝒐 = 𝐫 × 𝐅
3.2 โมเมนตของแรงรอบแกนใดๆ
Moment of a Force about a Specified Axis
ทบทวนประเดนส ำคญทไดเรยนไปแลว
𝐌𝒐 = 𝐫 × 𝐅
𝑀𝑜 = 𝐹𝑥 × 𝑑𝑦
Scalars Definition
• Moment of Force
Vectors Definition
39
โมเมนตของแรงรอบแกนใดๆ• วธสเกลำร
da เปนระยะระหวำงแกนทตองกำรหำโมเมนตไปยงแนวแรง (ตงฉำกกบแนวแรง)
aa FdM =
40
โมเมนตของแรงรอบแกนใดๆ• วธเวคเตอร
เวคเตอรหนงหนวยทบอกทศทำงทตองกำรทรำบองคประกอบของโมเมนต
( ) aaM uFr =
au
ผลคณเชงสเกลำร (Dot Product)• ผลคณเชงสเกลำรระหวำง
เวคเตอร 2 เวคเตอร มผลลพธเปน สเกลาร
• ใชเพอ– ค ำนวณหำมมระหวำงเวคเตอร
– ค ำนวณหำองคประกอบของแรงทขนำนหรอตงฉำกกบแนวใดๆ
• ชวยลดควำมซบซอนของปญหำแบบ 3 มต
cosAB=BA
กฏของกำรคณแบบสเกลำร• กฏกำรสลบท
• กฏกำรคณดวยสเกลำร
• กฏกำรกระจำย
ABBA =
( ) ( ) ( ) ( )aaaa BABABABA ===
( ) ( ) ( )DABADBA +=+
ผลคณเชงสเกลำรของเวคเตอรในระบบพกดฉำก• ผลคณเชงสเกลำรของเวคเตอร 1 หนวย
• ผลคณเชงสเกลำรของเวคเตอร A และ B
090cos)1()1(
10cos)1()1(
==
==
ji
ii
)()()(
)()()(
)()()(
)()(
kkjkik
kjjjij
kijiii
kjikjiBA
+++
+++
++=
++++=
zzyzxz
zyyyxy
zxyxxx
zyxzyx
BABABA
BABABA
BABABA
BBBAAA
zzyyxx BABABA ++=BA
กำรประยกตใชผลคณสเกลำร• มมระหวำงเวคเตอร
• องคประกอบของเวคเตอรทขนำนหรอตงฉำกกบแนวใดๆ
= −
AB
BA1cos
uA == cos|| AA 2
||
2 AAA −=⊥
sinAA =⊥
( )uuAuA == cos|| A||AAA −=⊥
45
โมเมนตของแรงรอบแกนใดๆ• วธเวคเตอร
สำมำรถเขยนอยในรป
และ
( ) aaa MM uFru == 0
( )
zyx
zyx
aaa
aa
FFF
rrr
uuu
Mzyx
== Fru
( ) aaaaa M uFruuM ==
46
Ex. 3.2-1The force F = {-40i + 20j + 10k} N acts on the point A. Determine the moments of this force about the x and a axes.
• เรมจากการค านวณหาโมเมนตรอบจดบนแกนทตองการหาโมเมนต
• ในกรณน จด O เปนจดทอยบนแกน x และ a เราจงตองค านวณหาโมเมนตรอบจด O กอน
kjir 643 ++−=OA
FrM = OAO
( ) ( )
kji
kjikjiM
10021080
102040643
+−−=
++−++−=O
i j k
O 0 0 0
A -3 4 6
47
Ex. 3.2-1 (ตอ) โมเมนตรอบแกน x สำมำรถค ำนวณไดโดยใชผลคณเชงสเกลำร
โมเมนตรอบแกน a ตองค ำนวณหำทศทำงของแกน a กอน
( )
iiM
ikji
iM
80
mN80
10021080
−==
−=
+−−=
=
xx
Ox
M
M
jir 43 +−=Oa
( )
( )
ji
jiuM
jikji
uM
9672
5
4
5
3120
mN120mN16848
5
4
5
310021080
−=
+−−==
−=−=
+−+−−=
=
Oaaa
OaOa
M
M
( ) ( )2243
43
+−
+−=
jiuOa
i j k
O 0 0 0
A -3 4 6
a -3 4 0
48
Ex. 3.2-2 The rod is supported by two brackets at A and B. Determine the moment MAB produced by F = {-600i + 200j – 300k}N, which tends to rotate the rod about the AB axis.
เรมจากการค านวณหาโมเมนตรอบจดๆหนงบนแกนทตองการหาโมเมนต
FrM = ADA
( )
ki
kjijM
12060
3002006002.0
+−=
−+−=A
jr 2.0=AD
x y z
A 0 0 0
D 0 0.2 0
49
Ex. 3.2-2 (ตอ)โมเมนตรอบแกนสำมำรถค ำนวณหำไดโดยใชผลคณเชงสเกลำร
ทศทำงของโมเมนตชจำกจด B ไปทจด A
BAABAM uM =
( ) ( )
ji
jiru
45.089.0
2.04.0
2.04.0
22
−−=
−+−
−−==
BA
BABA
r
( ) ( )
mN67.53
45.089.012060
=
−−+−= jikiBAM
x y z
A 0 0 0
B 0.4 0.2 0
50
QUIZ( ) aaM uFr =
3.3 โมเมนตของแรงคควบ
Moment of a Couple
ทบทวนประเดนส ำคญทไดเรยนไปแลว• Moment about an Axis
โมเมนตรอบจดใดๆ บนแกนทตองการหาโมเมนต
เวกเตอรหนงหนวยตามแกนทตองการหาโมเมนต
53
โมเมนตของแรงคควบ (Couple Moment)• แรงคควบ (Couple) คอแรงสองแรงทมขนำดเทำกน มแนว
กระท ำขนำนกน และมทศทำงตรงกนขำมกน
• โมเมนตของแรงคควบจะพยำยำม
ท ำใหวตถหมน
• เปนเวคเตอรอสระ
ไมเปลยนแปลงตำมจดทคดโมเมนต
54
โมเมนตของแรงคควบ (Couple Moment)
วธสเกลำร
FdM =
วธเวคเตอร• สำมำรถค ำนวณไดโดย
( ) FrFrM +−= BA
M = 𝐫 × 𝐅
เปนเวคเตอรอสระ ไมเปลยนแปลงตามจดทคดโมเมนต
55
ตวอยำง 3.3-1 Determine the couple moment acting on the pipe. Segment AB is directed 30°below the x-y plane.
วธสเกลำร
ขนำด 130 N.m
ทศทำงไปตำมแกน -y
( )
N.m130
30cos625
=
=
= FdM
วธสเกลำร
เปนเวคเตอรอสระ ไมเปลยนแปลงตามจดทคดโมเมนต
56
ตวอยำง 3.3-1 (ตอ)วธเวกเตอร
FrM =
𝐅 = −25 𝐤
( )
ki
kjij
rrr
30sin630cos6
30sin6830cos68
+−=
−+−=
−= BABA
( ) ( )
N.m130
2530sin630cos6
j
kki
FrM
−=
−+−=
=
x y z
A 0 8 0
B 6cos30 8 -6sin30
วธเวคเตอร
M = 𝐫𝑩𝑨 × 𝐅𝑨
𝐫𝑩𝑨
𝐅 = −𝟐𝟓𝐤
เปนเวคเตอรอสระ ไมเปลยนแปลงตามจดทคดโมเมนต
57
ผลรวมของโมเมนตของแรงคควบ(Resultant Couple Moment)
• โมเมนตของแรงคควบหลำยๆคสำมำรถรวมกนไดแบบเวคเตอร
( )FrM =
58
Ex. 3.3-2 Determine the moment of the couple acting on the member.
( ) ( )
kN.m390
1120390
=
+=
= FdM
แยกองคประกอบของแรง แลวหาโมเมนตคควบขององคประกอบแตละค
61
แรงคควบสมมล (Equivalent Couples)• แรงคควบสองคจะสมมลกน ถำโมเมนตทเกดจำกแรงคควบทงสองคมคำเทำกน
( ) ( ) FFFFM == '' if3.04.0
62
Ex. 3.3-4 A couple acts on the gear teeth. Replace it by an equivalent couple having a pair of forces that cat through points A and B.
โมเมนตของแรงคควบขนาด 40 N
เมอแรงคควบทงสองสมมลกน ดงนน
( )
N.m24
6.040
=
=
= FdM
( )
N120
2.024
=
=
=
F
F
FdM
63
Ex. 3.3-4 (ตอ)
=
𝟒𝟎 𝐍
𝟏𝟐𝟎 𝐍 𝟏𝟐𝟎 𝐍
𝟒𝟎 𝐍
QUIZ
64
M = 𝐫 × 𝐅
Couple Moment
3.4 ระบบทสมมลกน
Equivalent System
ทบทวนประเดนส ำคญทไดเรยนไปแลว• โมเมนตของแรงคควบ
• ผลรวมโมเมนตของแรงคควบ
• แรงคควบสมมล
67
• แรงยงอยบนเสนตรงเดมทแรงพาดผาน
ระบบทสมมลกน (Equivalent System)กำรยำยแรง โดยแรงและโมเมนตลพธทกระท ำตอวตถไมเปลยนแปลง
* ยายแรงไปกระท าอกต าแหนงไดเลย โดยยงคงทศทางเดมไว
68
ระบบทสมมลกน (Equivalent System)• แรงไมอยบนเสนตรงเดมทแรงพำดผำน
* แทนแรงทต ำแหนงใหมในทศทำงเดม พรอมทงเพมโมเมนตคควบ
69
Ex. การยายแรง
A B
10 N5 N
A B
15 N
MA = - (10.1) - (5.2)= - 20 N.m
A B
15 N
MB = (10.2) +(5.1)= 25 N.m
1 m1 m 1 m
1 m1 m 1 m 1 m1 m 1 m
ยายมา A ยายมา B
MA = 20 N.m
= =
σF𝑅 = -10 - 5 = -15 N σF𝑅 = -10 - 5 = -15 N
MB = 25 N.m
70
Ex. 3.4-1 Replace the forces acting on the brace by an equivalent resultant force and couple moment acting at point A.
45cos400
45sin400 +→ σ𝐹𝑥= −100 − 400𝑐𝑜𝑠45 = −382.8 𝑁
1. หาผลรวมของแรงทงหมดทกระท าทจด A
+↑ σ𝐹𝑦= −600 − 400𝑠𝑖𝑛45 = −882.8 𝑁
𝐹𝑅 = 382.22 + 882.82 = 962 N
2. หาผลรวมของโมเมนตทกระท ารอบจด A
𝑀𝐴 = 100 0 − 600 0.4 − 400𝑠𝑖𝑛45 0.8 − 400𝑐𝑜𝑠45 0.3= -551 N.m
71
Ex. 3.4-1(ตอ)
=
72
Ex. 3.4-2 A structural member is subjected to a couple moment M and forces F1 and F2. Replace this system with an equivalent resultant force and couple moment acting at its base, point O.
1. หาผลรวมของแรงทงหมดทกระท าทจด O
( ) ( )
+−
+−=
=
−=
22
2
1
1.015.0
1.015.0300
300
800
ji
uF
kF
CB
( )
kji
jik
FFF
800166250
166250800
21
−+−=
+−+−=
+=R
73
Ex. 3.4-2 (ตอ)2. หาผลรวมของโมเมนตทกระท ารอบจด O
( )
( ) ( )
ji
jikji
FrM
kk
FrM
250166
1662501.015.0
0800
22
11
−−=
+−++−=
=
=−=
=
OB
OC
( ) ( )
kji
kjiji
MMMM
300650166
30040002501660
21
+−−=
+−+−−+=
++=R
kr
kjir
=
++−=
OC
OB 1.015.0
kjiF 800166250 −+−=R
kjiM 300650166 +−−=R
74
กำรแทนแรงและโมเมนตดวยแรงเพยงแรงเดยว
• ถำแรงลพธและโมเมนตลพธรอบจด O ตงฉำกตอกน จะสำมำรถแทนระบบของแรงและโมเมนตไดดวยแรงลพธเพยงแรงเดยวทจด P
75
กำรแทนแรงและโมเมนตดวยแรงเพยงแรงเดยว
• แรงทงสำมสำมำรถแทนไดดวยแรงลพธเพยงแรงเดยว โดยกระท ำหำงจำกจดหมนเปนระยะ d ซงจะท ำใหระบบทงสองสมมลกน
76
Ex. แทนดวยแรงเดยว
A B
10 N5 N
A B
15 N
σM𝐴 = -(10.1) -(5.2) = -15.d
d = 20/15 = 1.33 m
1 m1 m 1 m
1 m1 m 1 m
แทนดวยแรงเพยงแรงเดยว
1.33 m
σF𝑅 = - 10 - 5 = -15 N
=
1. ค านวณหาแรงลพธ
2. ค านวณหาโมเมนตลพธ
77
Ex. แทนดวยแรงเดยว
A B
10 N5 N
A B
15 N
σM𝐴 = -(10.1) – (5.2) - 10 = -15.d
d = 30/15 = 2 m
1 m1 m 1 m
1 m1 m 1 m
แทนดวยแรงเพยงแรงเดยว
2 m
σF𝑅 = -10 - 5 = -15 N
10 N.m
=
1. ค านวณหาแรงลพธ
2. ค านวณหาโมเมนตลพธ
78
Ex. 3.4-3 The beam AE is subjected to a system of coplanar forces. Determine the magnitude, direction and location on the beam of a resultant force which is equivalent to the given system of forces measured from E
( ) ( )2 2
1
1
100 500cos 60 350 N
200 500sin 60 233 N
350 233 420 N
350cos 34
420
233cos 124
420
x
y
R
F
F
F
−
−
= + =
= − = −
= + − =
= =
−= =
1. ค านวณหาแรงลพธ
79
Ex. 3.4-3 (ตอ)
( ) ( ) ( )
N.m216
5.01005.3200260sin500
−=
−+−= AM
2. ค านวณหาโมเมนตลพธจากแรงยอยเดม
3. ค านวณหาต าแหนงของแรงลพธทท าใหเกดโมเมนตลพธตอคานเทาเดม
( )
m93.0
0350233216
=
+−=−
+=
x
x
yxxyA
d
d
dFdFM
แรงลพธอยหางจากจด E 6 - 0.93 = 5.07 m
=
5.07 m
80
Ex. 3.4-4 The jib crane is subjected to three coplanar forces. Replace this loading by an equivalent resultant force and specify where the resultant’s line of action intersects the column AB and boom BC.
( )
( )
( ) ( )
kN16.4
6.225.3Σ
kN6.25.25
46.0
kN25.35.25
375.1
22
=
−+−=
−=−−=
−=−−=
R
y
x
F
F
F
1. ค านวณหาแรงลพธ
( ) ( ) ( )
kN.m46.6
2.175.16.15.26.06.0Σ
−=
−−−=BM
kN16.4
2. ค านวณหาโมเมนตลพธจากแรงยอย
kN.m46.6
81
Ex. 3.4-4 (ตอ)
m48.2
6.246.6
=
−=−
=
x
x
xyB
d
d
dFM
3. ยายต าแหนงของแรง (อยบนชนสวน BC)
m99.1
25.346.6
Σ
=
−=−
=
y
y
yxB
d
d
dFM
หรอ
4. ยายต าแหนงของแรง (อยบนชนสวน AB)
82
Ex. 3.4-5 The slab is subjected to four parallel forces. Determine the magnitude and direction of the resultant force equivalent to the given force system and locate its point of application on the slab.
( ) ( )
N.m3500
104005100
−=
−=xM
N1400
600400500100
−=
−−−=RF
( ) ( )
N.m4200
61008600
=
−=yM
m5.21400
3500==
=
y
yRx
d
dFM
m31400
4200==
=
x
xRy
d
dFM
1. ค านวณหาแรงลพธ
2. ค านวณหาโมเมนตลพธจากแรงยอย
3. ค านวณหาต าแหนงของแรงลพธ
83
Ex. 3.4-5
FR = 1400 N
dx = 3mdy = 2.5m
=10m
8m
QUIZ
84
Equivalent System
อางอง:• กลศาสตรวศวกรรม โดย รศ. ยงศกด พรรณเชษฐ
• เอกสารประกอบการสอน 171100 Statics โดย อ.ดร.ณฐพงษ อารมตร
• เอกสารประกอบการสอน 171100 Statics โดย อ.ดร.ธเนศ เสถยรนาม
R.C. Hibbeler P. Beer J.L. Meriam