Zůstatekstatický je stav, ve kterém je výslednice síly a součet momentů sil, nebo momenty, jsou neplatné. Ve statické rovnováze jsou těla v klidu. Celkově existují dva tři různé typy rovnováhy: stabilní, nestabilní a lhostejný.
Dívej setaky: Vše, co potřebujete vědět o Newtonových zákonech
Statická a dynamická rovnováha
Než začneme, některé pojmy mají zásadní význam pro pochopení tohoto článku, zkontrolujte je:
- Sílavýsledný: se počítá z Newtonův druhý zákon. V rovnovážném stavu vektorový součet těchto sil musí být nulové;
- Točivý moment nebo moment síly: týká se dynamického agenta rotace, to znamená, že když je na tělo aplikován nenulový točivý moment, bude mít tendenci popisovat rotační pohyb.
voláme Zůstatek situace, kdy je tělo, rozšířené nebo přesné, vystaveno čisté výsledné síle. Tímto způsobem a v souladu s tím, co stanoví Newtonův 1. zákon, známý jako zákon setrvačnosti, tělo v rovnováze může být v klidu nebo v rovnoměrný přímočarý pohyb - situace, které se nazývají statická rovnováha, respektive dynamická rovnováha.
Druhy statické rovnováhy
- Nestabilní rovnováha: když tělo podstoupí malý posun ze své rovnovážné polohy, jakkoli malé, bude mít tendenci se pohybovat dále a dál od této polohy. Podívejte se na obrázek níže:
- Stabilní rovnováha: když má těleso, posunuté ze své vyvážené polohy, tendenci vrátit se do své původní polohy, jako v případě znázorněném na tomto obrázku:
- Zůstateklhostejný: když těleso, bez ohledu na to, kde je umístěno, zůstává v rovnováze, zkontrolujte:
Vědět více: Objevte, jak se fotbalový míč křičí ve vzduchu
Rovnováha hmotného bodu a rovnováha prodlouženého těla
Když lze zanedbávat rozměry tělesa, například v případě malé částice, mluvíme o tom ZůstatekzSkóremateriál. V těchto případech, aby bylo tělo v rovnováze, stačí, že součet sil na něj působících je nulový.
F - síla
FX - x složka sil
Fy - y složka sil
dělal - z složka sil
Obrázek ukazuje, že součet sil a součet složek sil v každém směru se musí rovnat nule, aby bylo těleso symetrie bodů ve statické rovnováze.
Pokud není možné ignorovat rozměry těla, jako v případě tyčí, padacích mostů, podpěr, pák, ozubených kol a jiných makroskopických předmětů, hovoří se o Zůstatekztělorozsáhlý. Aby bylo možné správně definovat tento typ rovnováhy, je třeba vzít v úvahu vzdálenost mezi bodem působení síly na osu otáčení těchto tělesa, jinými slovy podmínka statické nebo dynamické rovnováhy vyžaduje, aby součet momentů (nebo momentů) byl nulový, jak je tomu u sil aplikovaný.
Výše uvedené podmínky naznačují, že v případě prodlouženého tělesa je nutné, aby součet sil a momentů byl v každém směru nulový.
Vyřešená cvičení na statické rovnováze
Řešení cvičení statické rovnováhy vyžaduje základní znalost součtu. vektor a vektorový rozklad.
Přístuptaky: Máte potíže? Naučte se, jak řešit cvičení pomocí Newtonových zákonů
Otázka 1)(Isul) Krabice A o hmotnosti 300 N je zavěšena dvěma lany B a C, jak je znázorněno na obrázku níže. (Data: hřích 30º = 0,5)
Hodnota načtení řetězce B se rovná:
a) 150,0 N
b) 259,8 N
c) 346,4 N
d) 600,0 N
Zpětná vazba: Písmeno D
Řešení:
K vyřešení tohoto cvičení musíme použít trigonometrie, aby bylo možné vypočítat tah na řetězec B. K tomu je nutné, abychom použili definici sinu, protože úhel vytvořený mezi řetězci je 30º a sinusový vzorec naznačuje, že jej lze vypočítat poměrem mezi opačnou stranou a přepona. Podívejte se na další obrázek, na něm vytvoříme trojúhelník s vektory TB (zatáhnout za lano B) a hmotnost (P):
Na základě toho musíme provést následující výpočet:
Otázka 2)(Smítko) Blok s hmotností m = 24 kg je udržován v rovnováze pomocí neroztažitelných a zanedbatelných řetězců hmotnosti L a Q, jak je znázorněno na následujícím obrázku. Lano L svírá se stěnou úhel 90 ° a lano Q svírá se stropem úhel 37 °. Vzhledem k gravitačnímu zrychlení rovnému 10 m / s² je hodnota tažné síly, kterou lano L působí na zeď:
(Data: cos 37 ° = 0,8 a hřích 37 ° = 0,6)
a) 144 N.
b) 180 N
c) 192 N.
d) 240 N
e) 320 N
Zpětná vazba: Písmeno e
Řešení:
Nejprve musíme určit, jaká je hodnota trakce podporované kabelem Q, k tomu použijeme sinusový poměr, jako v předchozím cvičení:
Poté, co jsme našli napětí v drátu Q, musíme vypočítat složku tohoto napětí, která je zrušena tahem vyvíjeným kabelem L. Nyní použijeme kosinus úhlu, protože vodorovná složka tahu na kabelu Q je strana sousedící s úhlem 37 °, poznámka:
Otázka 3) (uerj) Muž s hmotností 80 kg je v klidu a je vyvážený na pevné desce dlouhé 2,0 m, jejíž hmotnost je mnohem menší než u člověka. Deska je umístěna vodorovně na dvou podpěrách, A a B, na jejích koncích a muž je 0,2 m od konce podepřeného A. Intenzita síly v newtonech, kterou deska působí na podporu A, odpovídá:
a) 200
b) 360
c) 400
d) 720
Zpětná vazba: Písmeno D
Řešení:
Vytvořili jsme diagram, abyste cvičení mohli snáze zobrazit, podívejte se na něj:
Jelikož je tyč, na které je muž podepřen, rozsáhlým orgánem, je třeba vzít v úvahu obě součetzsíly jak na součetvektorZmomenty které na to působí. Musíme tedy provést následující výpočty:
K provedení těchto výpočtů nejprve použijeme podmínku, která uvádí, že součet momentů musí být roven nule, potom vynásobíme síly jejich vzdálenostmi od osy otáčení tyče (v tomto případě zvolíme polohu A). K určení signálů používáme signálpozitivní pro krouticí momenty, které vytvářejí rotace v smyslproti směru hodinových ručiček, zatímco signál záporný byl použit pro točivý moment produkovaný váhovou silou, která má tendenci otáčet tyčí v smyslplán.
Výpočet výslednice točivých momentů vedl k NB = 80 N, a pak použijeme druhou rovnovážnou podmínku. V tomto případě říkáme, že součet sil působících na tyč musí být nula a dostaneme normální reakci v bodě A rovnou 720N.
Autor: Rafael Hellerbrock
Učitel fyziky
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/equilibrio-estatico.htm
