الإطارات: حل المشكلات -1

ضع في اعتبارك ذراعا رافعة بحمولة خارجية معلقة من البكرة. يتم عرض أبعاد أعضاء الرافعة في الشكل. يتطلب تحليلا منهجيا لهيكل الإطار لتحديد قوى التفاعل في مفاصل المفصل، مع افتراض أن البكرات لا تشكل احتكاكًا.

النظام يحتوي على عنصري هيكل رئيسيين: عنصر ذو قوتين (BD) وعنصر متعدد القوى (ABC). يشير عنصر القوتين (BD) إلى عنصر مستقيم يتعرض فقط للقوى في طرفيه (B وD)، بدون أي قوى إضافية تعمل على طوله. هذه القوى متساوية في القيمة لكن معاكسة في الاتجاه، مما يؤدي إلى أن العنصر يكون إما قوة شد أو ضغط نقي. من ناحية أخرى، يتعرض العنصر متعدد القوى (ABC) لأكثر من قوتين موزعتين على طوله. يمكن أن تشمل هذه القوى الأحمال الخارجية، وقوى التفاعل في مفاصل المفصل، والقوة التي يمارسها الكابل. نظرًا للقوى المتعددة التي تعمل على العنصر ABC، يواجه توزيع الإجهاد المعقد أكثر من العنصر ذي القوتين البسيط BD.

بناءً على قسم البكرة السفلى، وزن الحمل يوازن الضغط في الكابلات مما ينتج عن ضغط سفلي بقوة 10 كيلو نيوتن لكل كابل. الآن، بناءً على قسم البكرة العلوي، يكون الضغط T في الكابل الرأسي متجهًا نحو الأسفل، بينما يشير إلى المفصلة A للكابل الأفقي. يكون الضغط في الكابل الرأسي أيضًا 10 كيلو نيوتن لأنه جزء من نفس النظام السلكي المستمر.

في العنصر DB، يمكن تحويل القوة F_BD إلى مكوناتها الأفقية والرأسية باستخدام مثلث الميل. يعطي شرط توازن العزم في المفصلة A القوة F_BD بقوة 50 كيلو نيوتن.

يمكن تطبيق شرط توازن القوة الأفقية على المفصلة A.

باستبدال قيم طول AB، AC، ونصف قطر البكرة C، يتم الحصول على القوة F_BD بقوة 50 كيلو نيوتن.

شرط توازن القوة الأفقية يعطي قوة التفاعل في A بقوة 40 كيلو نيوتن.

بالمثل، باستخدام شرط توازن القوة الرأسية، يتم تقدير قوة التفاعل الرأسية في A بقوة -20 كيلو نيوتن.

يمكن تطبيق شروط توازن القوى في المفصلة D للحصول على قوى التفاعل الأفقية والرأسية في D.

النتائج المحصل عليها تشير إلى أن قوى التفاعل الأفقية والرأسية في النقطة D هي -30 كيلو نيوتن و 40 كيلو نيوتن، على التوالي.