Ключ в треугольном шлице
5/10В ряде случаев шлицы (углубления или пазы в головках крепёжных изделий – винтов, болтов и т. д.) должны иметь нестандартную форму. Рассмотрим шлиц в виде прямоугольного треугольника с катетами \(a\) (АВ) и \(3a/2\) (ВС). В шлиц вставлен ключ, зазоры между сторонами которого и сторонами шлица малы. К ручке ключа приложены две силы (пара сил), создающие момент \(M\). Определить силы, с которыми ключ действует на грани шлица. Трением пренебречь.

▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(F_B = \dfrac{6M}{13a}\); \(F_C = \dfrac{4M}{13a}\); \(F_A = \dfrac{2M}{\sqrt{13}\,a}\).
РешениеИз-за малых зазоров и отсутствия трения силы, действующие на ключ со стороны стенок полости, перпендикулярны граням шлица и ключа. Сумма сил, действующих на ключ, равна нулю, а сумма двух сил пары, создающих момент \(M\), тоже равна нулю. Значит, \(\vec F_A + \vec F_B + \vec F_C = 0\), и эти силы образуют треугольник, подобный сечению ключа. Из подобия \[\frac{F_B}{F_C} = \frac{a}{b}, \qquad b = \frac{3a}{2}.\] Условие моментов относительно вершины A даёт \(F_B a + F_C b = M\). Из этих двух уравнений \[F_B = \frac{Mb}{a^2+b^2} = \frac{6M}{13a}, \qquad F_C = \frac{Ma}{a^2+b^2} = \frac{4M}{13a}.\] По теореме Пифагора \[F_A = \frac{M}{\sqrt{a^2+b^2}} = \frac{2M}{\sqrt{13}\,a}.\]

Похожие задачи
- Согнутая линейка МОШ 2010/11, 8 кл.
- Шарнирный кронштейн с грузом ИОШ 2012/13, 9-11 кл.
- Ледяные бруски Максвелл 2012/13, 8 кл.
- Ящик и стержень у стены Санкт-Петербургская 2012/13, 10 кл.
- Платформа на нитях Санкт-Петербургская 2012/13, 8 кл.
- Опасная затея ВсОШ 2013/14, 9 кл.