مسئله

مطابق شکل بک قاب از دو نقطه به دیواری بسیار محکم بسته شده است. داخل این قاب یک طناب از نقطه A را به نقطه C متصل می‌کند. به میله BC از این قاب نیرو P وارد می‌شود. وزن میله‌ها همگی ناچیز هستند. اگر زاویه‌ای که ضلع بالایی این قاب با خط AD می‌سازد معلوم باشد، نسبت نیروی کشش کابل به نیروی P را به دست آورید. این نسبت را در یک نمودار برای زاویه θ  صفر تا ۱۸۰ درجه رسم کنید.

جواب

روش کلی حل این دسته از مسائل که عموماً در حوزه استاتیک مطرح می‌شوند، رسم نمودار جسم آزاد اجزا و نوشتن تعادل برای نیروها و گشتاورهاست. با این روش همواره جواب مسئله به دست می‌آید ولی با دقت به نحوه وارد شدن نیروها می‌توان تنها با در نظر گرفتن میله BC مسئله را حل کرد. واضح است که میله‌های AB و CD موازی هم هستند و به همین دلیل نیروهایی موازی هم نیز به میله BC وارد می‌کنند. پس اگر در راستای عمود بر نیروهای AB و CD دو نیرو P و T تجزیه شود، بدون محاسبه سایر نیروها نسبت دو نیرو P و T مشخص می‌شود.

همان‌گونه که اشاره شد با تجزیه نیروهای P و T را در راستای عمود بر AB نتیجه می‌شود:

و نهایتاً در دامنه صفر تا ۱۸۰ درجه نمودار نسبت این دو نیرو به این شکل رسم می‌شود. البته لازم به ذکر است که این نمودار تنها برای زوایای کمتر از نود درجه قابل قبول است و سایر مقادیر در واقعیت اتفاق نمی افتند.