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
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.
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.
- 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.
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.
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.