Thư Viện Bài Giảng Vật Lý Đại Cương

Liên kết là những điều kiện cản trở di chuyển của vật. Trong tĩnh học sự cản trở này được thực hiện bằng việc tiếp xúc giữa các vật. Vật bị cản trở gọi là vật không tự do.

Trong các bài toán tĩnh học, vật rắn được ta chọn nghiên cứu gọi là vật khảo sát, các vật rắn khác gây cản trở di chuyển vật khảo sát gọi là vật gây liên kết, lực tạo ra do vật gây liên kết tác động lên vật khảo sát gọi là phản lực liên kết.

Phản lực liên kết luôn có chiều ngược với chiều vật khảo sát muốn di chuyển khi bị cản trở bởi vật gây liên kết.

Các loại liên kết thường gặp:

a) Liên kết tựa

Vật tựa lên mặt, chuyển động của vật bị cản trở theo phương pháp tuyến với mặt tựa, do đó, phản lực liên kết tựa luôn có phương pháp tuyến chung giữa 2 mặt tiếp xúc và đi ra khỏi mặt tựa (Hình 1.6)

Chú ý:

– Trong trường hợp một trong 2 mặt phẳng tiếp xúc là một điểm thì phản lực liên kết hướng theo pháp tuyến mặt còn lại (Hình 1.6b)

– Gối tựa di động là 1 dạng của liên kết tựa (Hình 1.6c)

b) Liên kết dây mềm

Liên kết dây mềm xuất hiện khi dây mềm không dãn, bị kéo căng. Phản lực liên kết gọi là lực căng dây có phương dọc dây và đi ra khỏi vật khảo sat, thường ký hiệu là  \( \overrightarrow{T} \) (Hình 1.7)

c) Liên kết bản lề trụ

Bản lề trụ gồm một lõi trụ tròn gọi là trục bản lề và một vỏ trụ bao ngoài lõi trụ tròn đó. Lõi trụ gắn với vật khảo sát còn vỏ trụ gắn vào vật gây liên kết (Hình 1.8).

Chuyển động của vật khảo sát không bị cản trở theo hướng dọc trục, do đó phản lực liên kết bản lề trụ có phương bất kỳ vuông góc với trục bản lề, ký hiệu  \( {{\overrightarrow{R}}_{A}} \). Thường để thuận tiện ta phân  \( {{\overrightarrow{R}}_{A}} \) ra thành 2 thành phần theo các trục Ax và Ay là 2 trục tọa độ Descartes vuông góc nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục bản lề  \( {{\overrightarrow{R}}_{A}}\equiv \left( {{\overrightarrow{X}}_{A}},{{\overrightarrow{Y}}_{A}} \right) \) (Hình 1.8b). Gối tựa cố định là một dạng của liên kết bản lề trụ (Hình 1.8c).

d) Liên kết bản lề cầu

Vật khảo sát được gắn vào một quả cầu xoay tự do trong mặt hốc cầu. Vì liên kết này cản trở vật di chuyển theo mọi phía đối với tâm quả cầu nên phản lực liên kết bản lề cầu  \( \overrightarrow{R} \) là một lực đặt tại tâm quả cầu và có phương tùy ý trong không gian. Người ta cũng thường phân  \( \overrightarrow{R} \) ra 3 thành phần theo 3 trục tọa độ Descartes vuông góc với các gốc là tâm quả cầu  \( {{\overrightarrow{R}}_{A}}\equiv \left( {{\overrightarrow{X}}_{A}},{{\overrightarrow{Y}}_{A}},{{\overrightarrow{Z}}_{A}} \right) \) (Hình 1.9a). Liên kết cối trụ (Hình 1.9b) cũng thuộc dạng bản lề cầu, chỉ lưu ý phản lực  \( \overrightarrow{R} \) có phương bất kỳ nhưng hướng lên phía trên so với đáy cối.

e) Liên kết ngàm

Vật khảo sát và vật gây liên kết được gắn cứng vào nhau được gọi là là liên kết ngàm.

Ví dụ: dầm gắn cứng vào tường, đinh đóng chặt vào tường, … trong trường hợp này vật gây liên kết cản trở cả dịch chuyển dài lẫn dịch chuyển xoay quanh điểm gắn. Do vậy, phản lực liên kết ngàm là một lực  \( \overrightarrow{R} \) có phương bất kỳ và một ngẫu lực xác định bởi moment ngẫu  \( \overrightarrow{\mathcal{M}} \) có phương bất kỳ  \( \left( \overrightarrow{R},\overrightarrow{\mathcal{M}} \right)\simeq \left( {{\overrightarrow{X}}_{A}},{{\overrightarrow{Y}}_{A}},{{\overrightarrow{Z}}_{A}},{{\mathcal{M}}_{x}},{{\mathcal{M}}_{y}},{{\mathcal{M}}_{z}} \right) \) (Hình 1.10a).

Nếu ngàm trong mặt phẳng, gọi tắt là ngàm phẳng thì  \( \overrightarrow{R} \) chỉ có 2 thành phần  \( {{\overrightarrow{X}}_{A}},{{\overrightarrow{Y}}_{A}} \) và moment ngẫu đại số  \( \mathcal{M} \) (Hình 1.10b).  \( \left( \overrightarrow{R},\overrightarrow{\mathcal{M}} \right)\simeq \left( {{\overrightarrow{X}}_{A}},{{\overrightarrow{Y}}_{A}},\mathcal{M} \right) \)