Связи. Реакции связей.

Тела, рассматриваемые в механике, могут быть свободными и несвободными. По определению, приведенному выше, тело, которое не скреплено с другими телами и может совершать из данного положения любые перемещения в пространстве, называется свободным.

Тело, перемещениям которого в пространстве препятствуют какие-нибудь другие, скрепленные или соприкасающиеся с ним тела, называется несвободным.

Необходимо помнить, что разделение тел на свободные и несвободные условно, так как фактически свободных тел в природе нет. Если тело не свободно, то говорят, что на него наложены связи. Все то, что ограничивает перемещения данного тела в пространстве, будем называть связью.
Следует подчеркнуть, что определение связей, как некоторых других тел, ограничивающих свободу перемещений данного тела, является неполным. Наиболее общее и полное определение связей будет дано в разделе динамики.
Если тело не может покинуть связь, то связь называется удерживающей. Примером может служить проволока с надетым на нее кольцом. Если же тело при некоторых перемещениях может покинуть связь, то она называется односторонней или неудерживающей: например, тело, лежащее на столе, может перемещаться по столу —связь не нарушается, но если поднять его, сняв со стола, связь нарушится.
Тело под действием приложенных к нему сил давит на связи, но перемещению тела препятствуют наложенные на него связи» отклоняющие движение от того направления, которое имело бы тело, свободное от связей.
Сила, с которой связь действует на тело, называется реакцией связи. Если считать силу, с которой тело действует на связь, действием, то сила реакции связи является противодействием. Согласно закону о равенстве действия и противодействия реакция связи
равна по модулю силе действия тела на связь, а ее направление противоположно тому направлению, в котором данная связь препятствует перемещению тела. Однако эти силы нельзя считать уравновешенными, хотя они равны по модулю и направлены противоположно, так как точки приложения этих двух сил принадлежат различным телам: действие (давление) приложено к связи, а реакция связи (противодействие) приложена к телу, равновесие которого мы рассматриваем.
Таким образом, все силы, действующие на тело, можно разделить на две группы: силы активные, или задаваемые (сила тяжести, сила упругости сжатой или растянутой пружины и т. п.) и реакции связей. К первой группе следует относить все силы, не являющиеся реакциями связей.
Характерной особенностью активных сил является то, что модуль и направление каждой из них наперед известны и непосредственно не зависят от действия других, приложенных к данному телу сил, а также от движения тела и характера наложенных на него связей. Силы реакции связей зависят от действия приложенных активных сил, а также от движения тела и характера наложенных на него связей

Реакции связей возникают только тогда, когда тело, на которое заложены связи, под действием активных сил оказывает давление на эти связи. Как только давление прекращается, перестают действовать на тело и силы реакции связей. В этом смысле силы реакции связей называются пассивными, так как в отличие от активных они сами не могут вызвать движение тела.

Изучая движение или покой какого-либо тела, мы должны учитывать все силы, которые действуют на это тело, — как активные, так и реакции связей.

В статике почти всегда приходится рассматривать равновесие несвободного тела. Определение реакций связей для тела, находящегося в равновесии, является одной из основных задач статики.

Чтобы определить реакцию связи, необходимо знать ее модуль, направление и точку приложения. Модуль каждой силы реакции связи всегда зависит от действующих на тело активных сил и является наперед неизвестным. Направление же сил реакций связей известно лишь для некоторых типов связей. Если связь препятствует перемещению тела только в одном каком-нибудь направлении, то направление ее реакции противоположно этому направлению. Если же связь препятствует перемещениям тела по многим направлениям, то направление силы реакции связи наперед неизвестно и может быть (так же, как и модуль силы реакции) установлено в результате решения соответствующей задачи статики. Точка приложения реакции связи известна.

Следует подчеркнуть, что если связь не препятствует перемещению тела в некотором направлении, то ее реакция не имеет составляющей в этом направлении.