Статика: какво е това, приложения, концепции, формули

А статичен и на областта на класическата механика отговорен за изучаване на системи от частици или твърди тела в състояние на равновесие. В тази област изучаваме понятия като център на масата, въртящ момент, ъглов момент, лост и баланс.

Прочетете също: Кинематика - област на механиката, която изучава движението на телата

Теми на тази статия

  • 1 - Обобщение на статиката
  • 2 - Какво изучава статиката?
  • 3 - За какво се използва статиката?
  • 4 - Важни понятия за статиката
  • 5 - Основни статични формули
    • → Формули за центъра на масата
    • → Формула на лоста
    • → Формули за въртящ момент
    • → Формула за ъглов момент
  • 6 - Решени упражнения по статика

резюме за статиката

  • Изследването на статиката прави възможно изграждането и стабилността на сгради, мостове, автомобили, паметници, люлки и много други.
  • В статиката се изучават понятията и приложенията на център на масата, баланс, лост, въртящ момент, ъглов момент.
  • Центърът на масата се изчислява чрез средноаритметичната стойност на масата на частиците и техните позиции в системата.
  • Въртящият момент се изчислява като произведение на произведената сила, рамото на лоста и ъгъла между разстоянието и силата.
  • Ъгловият импулс се изчислява като произведение на разстоянието на обекта от оста на въртене, линейния импулс и ъгъла между разстоянието и линейния импулс.

Какво изучава статиката?

Статичните изследвания твърди тела или частици в покой, като статичен, защото техните сили и моменти взаимно се компенсират във всички посоки, провокиране на баланса, с

 това можем да определим вътрешните сили, които действат върху тази система.

Не спирай сега... Има още след рекламата ;)

За какво е статичен?

Изучаването на статиката е широко прилага се при изграждането на мостове, сгради, къщи, мебели, автомобили, врати, прозорци, накрая всичко, което има нужда от баланс. О изследване на лостове ви позволява да разбирате и произвеждате ръчни колички, чукове, трошачки за ядки, куки за тесто, въдици, люлки и много други. В допълнение, изследването на ъгловия импулс позволява да се подобрят завоите на скейтъри, велосипедни колела и въртящи се столове.

Вижте също: Какво е понятието сила?

Важни статични понятия

  • Център на масата: Това е точката, в която се натрупва цялата маса на физическа система или частица. Не винаги е в тялото, както в случая с пръстен, в който му
  • центърът на масата е в центъра, където няма материал. За да научите повече за тази концепция, щракнете тук.
  • Баланс: е ситуацията, при която сумата от всички сили и моменти върху тяло е нула, което запазва тялото непроменено.
  • Лост: Това е проста машина, способна да опрости изпълнението на дадена задача и може да бъде взаимно фиксирана, взаимопотентна и взаимно устойчива.
    • А лостинтерфикс той има опорната точка между мощната сила и съпротивителната сила, какъвто е случаят с ножиците, клещите, люлката и чука.
    • А лостмеждуустойчиви има съпротивителната сила между мощната сила и опорната точка, какъвто е случаят с лешникотрошачката, отварачката за бутилки, количката.
    • А лостинтерпотентен има мощната сила между съпротивителната сила и опорната точка, какъвто е случаят с пинсети, нокторезачки, някои упражнения за бодибилдинг.
Илюстрации, представящи видове лостове, понятия, изучавани в статиката.
Различни видове лост.
  • Въртящ момент: наричан също момент на сила, е физическа величина, която възниква, когато прилагаме сила върху тяло, способно да се върти, завърта, като отваряне на въртяща се врата. Научете повече за тази концепция, като щракнете тук.
  • Ъглов момент: Това е физическа величина, която информира за количеството движение на тела, които се въртят, въртят или правят криви.

Основни формули на статиката

→ Формули за центъра на масата

\(X_{CM}=\frac{m_1\cdot x_1+m_2\cdot x_2 +m_3\cdot x_3}{m_1+m_2+m_3 }\)

то е

\(Y_{CM}=\frac{m_1\cdot y_1+m_2\cdot y_2 +m_3\cdot y_3}{m_1+m_2+m_3 }\)

хсм е позицията на центъра на масата на системата от частици върху хоризонталната ос.

гсм е позицията на центъра на масата на системата от частици върху вертикалната ос.

м1, м2 то е м3 са масите на частиците.

х1, х2 то е х3 са позициите на частиците върху хоризонталната ос.

г1, г2 то е г3 са позициите на частиците по вертикалната ос.

→ Формула на лоста

\(F_p\cdot d_p=F_r\cdot d_r\)

ЕП е мощната сила, измерена в нютони [N].

дП е разстоянието на мощната сила, измерено в метри [m].

Еr е съпротивителната сила, измерена в нютони [N].

дr е разстоянието на съпротивителната сила, измерено в метри [m].

→ Формули за въртящ момент

\(τ=r\cdot F\cdot sinθ\)

τ е произведеният въртящ момент, измерен в N∙m.

r е разстоянието от оста на въртене, наричано също рамо на лоста, измерено в метри [m].

Е е произведената сила, измерена в нютони [Не].

θ е ъгълът между разстоянието и силата, измерен в градуси [°].

Когато ъгълът е 90º, формулата за въртящ момент може да бъде представена чрез:

\(τ=r\cdot F\)

τ е произведеният въртящ момент, измерен в [N∙m].

r е разстоянието от оста на въртене, наричано също рамо на лоста, измерено в метри [m].

Е е произведената сила, измерена в нютони [Не].

→ Формула за ъглов момент

\(L=r\cdot p\cdot sinθ\)

Л е ъгловият импулс, измерен в [kg∙m2/с].

r е разстоянието между обекта и оста на въртене или радиуса, измерено в метри [m].

П е линейният импулс, измерен в [kg∙m/s].

θ е ъгълът между r то е Q, измерено в градуси [°].

Знам повече: Хидростатика - клон на физиката, който изучава течности в условия на статично равновесие

Решени упражнения по статика

01) (UFRRJ-RJ) Да предположим, че на фигурата по-долу момчето бута вратата със сила Fм = 5 N, действащ на разстояние 2 m от пантите (ос на въртене), и че човекът упражнява сила Fз = 80 N, на разстояние 10 cm от оста на въртене.

Илюстрация на двама души, които бутат врата в статично упражнение.

При тези условия може да се твърди, че:

а) вратата ще се върти в посоката на затваряне.

б) вратата ще се върти в посоката на отваряне.

в) вратата не се върти в никоя посока.

г) стойността на момента, приложен към вратата от мъжа, е по-голяма от стойността на момента, приложен от момчето.

д) вратата ще се върти в посока на затваряне, тъй като масата на мъжа е по-голяма от масата на момчето.

Резолюция:

Алтернатива Б. Вратата ще се върти в посоката на отваряне. За да направите това, просто изчислете въртящия момент на човека чрез формулата:

\(τ_h=r\cdot F\)

\(τ_h=0,1\cdot80\)

\(τ_h=8N\cdot m\)

И въртящият момент на момчето:

\(τ_m=r\cdot F\)

\(τ_m=2\cdot 5\)

\(τ_m=10N\cdot m\)

И така, можете да видите, че въртящият момент на момчето е по-голям от въртящия момент на мъжа, така че вратата се отваря.

02) (Enem) В експеримент учител занесе в класната стая торба с ориз, триъгълно парче дърво и цилиндрично и хомогенно желязо. Той предложи да измерят масата на щангата с помощта на тези обекти. За целта учениците направиха маркировки върху щангата, като я разделиха на осем равни части и след това я подпряха триъгълната основа, като торбата с ориз виси от единия й край, докато се достигне равновесие.

Илюстрация на торба с ориз, висяща от бар, във въпрос на Enem за статика.

При тази ситуация каква е масата на кюлчето, получено от учениците?

а) 3,00 кг

б) 3,75 кг

в) 5,00 кг

г) 6,00 кг

д) 15,00 кг

Резолюция:

Е алтернатива. Ще изчислим получената от учениците маса на пръта, чрез формулата на лоста, в която сравняваме мощната сила със съпротивителната сила:

\(F_p\cdot d_p=F_r\cdot d_r\)

Силата, която упражнява оризът, е това, което се съпротивлява на движението на лентата, така че:

\(F_p\cdot d_p=F_{ориз}\cdot d_{ориз}\)

Силата, действаща върху ориза и мощната сила, е силата на тежестта, така че:

\(P_p\cdot d_p=P_{ориз}\cdot d_{ориз}\)

\(m_pg\cdot d_p=m_{ориз}\cdot g\cdot d_{ориз}\)

\(m_p\cdot10\cdot1=5\cdot10\cdot3\)

\(m_p\cdot10=150\)

\(m_p=\frac{150}{10}\)

\(m_p=15 kg\)

Източници

ХАЛИДЕЙ, Дейвид; РЕЗНИК, Робърт; УОКЪР, Джърл. Основи на физиката: Механика.8. изд. Рио де Жанейро, RJ: LTC, 2009 г.

NUSSENZVEIG, Herch Moyses. основен курс по физика: Механика (кн. 1). 5 изд. Така Пауло: Блюхер, 2015 г.

Щракнете и научете за работата, употребата и видовете лостове.

Разберете определението за център на масата, как се изчислява и защо е важно да го знаете.

Знаете ли какво е статично равновесие? Познайте различните видове равновесие, разберете условията на равновесие и проверете решените упражнения по темата.

Знаете ли какво е сила? Разберете концепцията, разгледайте формулите, използвани за различни видове сила, и вижте каква е връзката между силите и законите на Нютон.

Разберете законите на Нютон и разгледайте някои решени примери, както и упражнения по тази тема, които паднаха на Enem.

Щракнете тук, разберете какво изучава класическата механика и научете за нейните основни области. Разберете също колко е важно.

Разширете знанията си за въртящия момент, векторна величина, свързана с въртеливото движение. Вижте концепцията, единицата, формулата и решените упражнения!

Знаете ли какво е работа? Разберете определението за работа, научете как е възможно да я изчислите и знайте теоремата, която свързва работата с промяната в кинетичната енергия.

Антитеза: какво е това, примери, упражнения

А антитезае фигура на речта което се случва, когато има контраст на думи или фрази, които изразяв...

read more
Третичен сектор: какво представлява, характеристики, дейности

Третичен сектор: какво представлява, характеристики, дейности

О третичен сектор и на сектор на икономиката формирани от търговията и услугите. Дейностите, вклю...

read more

Стереотип: какво е, видове, произход, резюме

Вие стереотипи те са кристализирани образи, които обикновено се прилагат към човешка група. Изявл...

read more