Statik: Was es ist, Anwendungen, Konzepte, Formeln

A statisch und das Bereich der klassischen Mechanik verantwortlich für die Untersuchung von Systemen aus Teilchen oder starren Körpern im Gleichgewichtszustand. In diesem Bereich untersuchen wir Konzepte wie Massenschwerpunkt, Drehmoment, Drehimpuls, Hebel und Gleichgewicht.

Lesen Sie auch: Kinematik – Bereich der Mechanik, der die Bewegung von Körpern untersucht

Themen dieses Artikels

• 1 - Zusammenfassung zur Statik
• 2 - Was studiert die Statik?
• 3 - Wofür wird statische Aufladung verwendet?
• 4 - Wichtige Konzepte der Statik
• 5 – Wichtigste statische Formeln
  • → Schwerpunktformeln
  • → Hebelformel
  • → Drehmomentformeln
  • → Drehimpulsformel
• 6 - Gelöste Übungen zur Statik

Zusammenfassung über statische Aufladung

• Das Studium der Statik ermöglicht die Konstruktion und Stabilität von Gebäuden, Brücken, Automobilen, Denkmälern, Wippen und vielem mehr.
• In der Statik werden die Konzepte und Anwendungen von Massenschwerpunkt, Gleichgewicht, Hebel, Drehmoment und Drehimpuls untersucht.
• Der Massenschwerpunkt wird durch das arithmetische Mittel der Masse der Teilchen und ihrer Positionen im System berechnet.
• Das Drehmoment wird als Produkt aus der erzeugten Kraft, dem Hebelarm und dem Winkel zwischen Weg und Kraft berechnet.
• Der Drehimpuls wird als Produkt aus dem Abstand des Objekts von der Rotationsachse, dem linearen Impuls und dem Winkel zwischen dem Abstand und dem linearen Impuls berechnet.

Was studiert Statik?

Die statischen Studien starre Körper oder ruhende Teilchen, statisch sein, weil sich ihre Kräfte und Momente in alle Richtungen gegenseitig aufheben, das Gleichgewicht provozieren, mit

 Dadurch können wir die inneren Kräfte bestimmen, die auf dieses System wirken.

Hör jetzt nicht auf... Nach der Veröffentlichung gibt es noch mehr ;)

Wofür ist statisch?

Das Studium der Statik ist weit verbreitet Wird beim Bau von Brücken, Gebäuden, Häusern, Möbeln, Autos, Türen und Fenstern eingesetzt, Endlich alles, was Balance braucht. Ö Studium der Hebel ermöglicht es Ihnen, Schubkarren, Hämmer, Nussknacker, Knethaken, Angelruten, Wippen und vieles mehr zu verstehen und herzustellen. Darüber hinaus ermöglicht die Untersuchung des Drehimpulses, die Kurven von Skatern, Fahrradrädern und Drehstühlen zu verbessern.

Auch sehen: Was ist der Begriff der Stärke?

Wichtige statische Konzepte

• Massezentrum: Es ist der Punkt, an dem sich die gesamte Masse eines physikalischen Systems oder Teilchens ansammelt. Es befindet sich nicht immer im Körper, wie im Fall eines Rings, in dem es sich befindet
• Der Massenschwerpunkt liegt im Zentrum, wo sich kein Material befindet. Um mehr über dieses Konzept zu erfahren, klicken Sie Hier.
• Gleichgewicht: ist die Situation, in der die Summe aller auf einen Körper einwirkenden Kräfte und Momente Null ist und der Körper unverändert bleibt.
• Hebel: Es handelt sich um eine einfache Maschine, die die Ausführung einer Aufgabe vereinfachen kann und interfixiert, interpotent und interresistent sein kann.
  • A Hebelinterfix Es hat den Stützpunkt zwischen der starken Kraft und der Widerstandskraft, wie es bei Schere, Zange, Wippe und Hammer der Fall ist.
  • A Hebelinterresistent es hat die Widerstandskraft zwischen der starken Kraft und dem Drehpunkt, wie es beim Nussknacker, Flaschenöffner, der Schubkarre der Fall ist.
  • A Hebelinterpotent Es gibt eine starke Kraft zwischen der Widerstandskraft und dem Drehpunkt, wie es bei Pinzetten, Nagelknipsern und einigen Bodybuilding-Übungen der Fall ist.

Verschiedene Arten von Hebeln.

• Drehmoment: Auch Kraftmoment genannt, ist eine physikalische Größe, die auftritt, wenn wir eine Kraft auf einen Körper ausüben, der in der Lage ist, sich zu drehen, wie eine Drehtür zu öffnen. Erfahren Sie mehr über dieses Konzept, indem Sie klicken Hier.
• Winkelmoment: Es handelt sich um eine physikalische Größe, die Auskunft über das Ausmaß der Bewegung von Körpern gibt, die sich drehen, drehen oder Kurven machen.

Hauptformeln der Statik

→ Schwerpunktformeln

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

Es ist

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

X_cm ist die Position des Massenschwerpunkts des Partikelsystems auf der horizontalen Achse.

j_cm ist die Position des Massenschwerpunkts des Partikelsystems auf der vertikalen Achse.

M₁, M₂ Es ist M₃ sind die Massen der Teilchen.

X₁, X₂ Es ist X₃ sind die Positionen der Partikel auf der horizontalen Achse.

j₁, j₂ Es ist j₃ sind die Positionen der Partikel auf der vertikalen Achse.

→ Hebelformel

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

F_P ist die starke Kraft, gemessen in Newton [N].

D_P ist der Abstand der wirksamen Kraft, gemessen in Metern [m].

F_R ist die Widerstandskraft, gemessen in Newton [N].

D_R ist der Abstand der Widerstandskraft, gemessen in Metern [m].

→ Drehmomentformeln

\(τ=r\cdot F\cdot sinθ\)

τ ist das erzeugte Drehmoment, gemessen in N∙m.

R ist der Abstand von der Drehachse, auch Hebelarm genannt, gemessen in Metern [m].

F ist die erzeugte Kraft, gemessen in Newton [NEIN].

θ ist der Winkel zwischen dem Abstand und der Kraft, gemessen in Grad [°].

Wenn der Winkel 90° beträgt, kann die Drehmomentformel wie folgt dargestellt werden:

\(τ=r\cdot F\)

τ ist das erzeugte Drehmoment, gemessen in [N∙m].

R ist der Abstand von der Drehachse, auch Hebelarm genannt, gemessen in Metern [m].

F ist die erzeugte Kraft, gemessen in Newton [NEIN].

→ Drehimpulsformel

\(L=r\cdot p\cdot sinθ\)

L ist der Drehimpuls, gemessen in [kg∙m^2/S].

R ist der Abstand zwischen dem Objekt und der Rotationsachse bzw. dem Radius, gemessen in Metern [m].

P ist der lineare Impuls, gemessen in [kg∙m/s].

θ ist der Winkel zwischen den R Es ist Q, gemessen in Grad [°].

Mehr wissen: Hydrostatik – Zweig der Physik, der Flüssigkeiten unter statischen Gleichgewichtsbedingungen untersucht

Aufgaben zur Statik gelöst

01) (UFRRJ-RJ) Nehmen wir in der Abbildung unten an, dass der Junge mit einer Kraft F gegen die Tür drückt_M = 5 N, im Abstand von 2 m von den Scharnieren (Drehachse) wirkend, und dass der Mann eine Kraft F ausübt_H = 80 N, im Abstand von 10 cm von der Drehachse.

Unter diesen Voraussetzungen lässt sich Folgendes feststellen:

a) Die Tür würde sich in Schließrichtung drehen.

b) Die Tür würde sich in Öffnungsrichtung drehen.

c) die Tür dreht sich in keine Richtung.

d) Der Wert des Moments, den der Mann auf die Tür ausübt, ist größer als der Wert des Moments, den der Junge ausübt.

e) Die Tür würde sich in Schließrichtung drehen, da die Masse des Mannes größer ist als die Masse des Jungen.

Auflösung:

Alternative B. Die Tür würde sich in Öffnungsrichtung drehen. Berechnen Sie dazu einfach das Drehmoment des Mannes mit der Formel:

\(τ_h=r\cdot F\)

\(τ_h=0,1\cdot80\)

\(τ_h=8N\cdot m\)

Und der Junge Drehmoment:

\(τ_m=r\cdot F\)

\(τ_m=2\cdot 5\)

\(τ_m=10N\cdot m\)

Sie können also sehen, dass das Drehmoment des Jungen größer ist als das Drehmoment des Mannes, sodass sich die Tür öffnet.

02) (Enem) In einem Experiment nahm ein Lehrer eine Tüte Reis, ein dreieckiges Stück Holz und eine zylindrische und homogene Eisenstange mit ins Klassenzimmer. Er schlug vor, die Masse des Stabes mithilfe dieser Objekte zu messen. Dazu machten die Schüler Markierungen auf der Stange, teilten sie in acht gleiche Teile und stützten sie dann ab die dreieckige Basis, an deren einem Ende der Beutel Reis hängt, bis das Gleichgewicht erreicht ist.

Wie groß war in dieser Situation die Masse des Stabes, die die Schüler erreichten?

a) 3,00 kg

b) 3,75 kg

c) 5,00 kg

d) 6,00 kg

e) 15,00 kg

Auflösung:

E-Alternative. Wir werden die von den Schülern erhaltene Masse der Stange mithilfe der Formel des Hebels berechnen, in der wir die wirksame Kraft mit der Widerstandskraft vergleichen:

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

Die Kraft, die der Reis ausübt, ist es, die der Bewegung der Stange Widerstand entgegensetzt, also:

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

Die auf den Reis wirkende und wirksame Kraft ist die Gewichtskraft, also:

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

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

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

\(m_p\cdot10=150\)

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

\(m_p=15 kg\)

Quellen

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Grundlagen der Physik: Mechanik.8. Hrsg. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.

NUSSENZVEIG, Herch Moyses. Grundkurs Physik: Mechanik (Bd. 1). 5. Aufl. So Paulo: Blücher, 2015.

Klicken Sie und erfahren Sie mehr über die Funktionsweise, Verwendung und Arten von Hebeln.

Verstehen Sie die Definition des Massenschwerpunkts, wie er berechnet wird und warum es wichtig ist, ihn zu kennen.

Wissen Sie, was statisches Gleichgewicht ist? Kennen Sie die verschiedenen Gleichgewichtsarten, verstehen Sie die Gleichgewichtsbedingungen und schauen Sie sich gelöste Übungen zum Thema an.

Wissen Sie, was Stärke ist? Verstehen Sie das Konzept, schauen Sie sich die Formeln an, die für verschiedene Arten von Kräften verwendet werden, und sehen Sie, welche Beziehung zwischen Kräften und Newtons Gesetzen besteht.

Verstehen Sie Newtons Gesetze und sehen Sie sich einige gelöste Beispiele sowie Übungen zu diesem Thema an, die auf den Enem gefallen sind.

Klicken Sie hier, um herauszufinden, was Klassische Mechanik studiert und welche Schwerpunkte sie hat. Finden Sie auch heraus, wie wichtig es ist.

Erweitern Sie Ihr Wissen über Drehmoment, eine Vektorgröße im Zusammenhang mit der Drehbewegung. Sehen Sie sich das Konzept, die Einheit, die Formel und die gelösten Übungen an!

Wissen Sie, was Arbeit ist? Verstehen Sie die Definition von Arbeit, lernen Sie, wie man sie berechnen kann und kennen Sie den Satz, der Arbeit mit der Änderung der kinetischen Energie in Beziehung setzt.