Ισορροπίαστατικός είναι η κατάσταση στην οποία προκύπτει δυνάμεις και το άθροισμα των στιγμών των δυνάμεων, ή ροπές, είναι μηδενικά. Όταν βρίσκεται σε στατική ισορροπία, τα σώματα είναι σε ηρεμία. Συνολικά, υπάρχουν δύο τρεις διαφορετικοί τύποι ισορροπίας: σταθερός, ασταθής και αδιάφορος.
Κοίταεπίσης: Όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για τους νόμους του Νεύτωνα
Στατική και δυναμική ισορροπία
Πριν ξεκινήσουμε, ορισμένες έννοιες είναι θεμελιώδους σημασίας για να κατανοήσουμε αυτό το άρθρο, ρίξτε μια ματιά:
- Δύναμημε αποτέλεσμα: υπολογίζεται μέσω του 2ος νόμος του Νεύτωνα. Στην κατάσταση ισορροπίας, το διάνυσμα άθροισμα από αυτές τις δυνάμεις πρέπει να είναι μηδενικές.
- Ροπή ή ροπή δύναμης: Αφορά τον δυναμικό παράγοντα περιστροφής, δηλαδή όταν εφαρμόζεται μη-μηδενική ροπή σε ένα σώμα, θα τείνει να περιγράφει μια περιστροφική κίνηση.
καλούμε ισορροπία την κατάσταση στην οποία ένα σώμα, εκτεταμένο ή ακριβές, υπόκειται σε καθαρή προκύπτουσα δύναμη. Με αυτόν τον τρόπο, και σύμφωνα με αυτό που καθορίζεται από το
1ος νόμος του Νεύτωνα, γνωστός ως ο νόμος της αδράνειας, ένα σώμα σε ισορροπία μπορεί να είναι είτε σε ηρεμία είτε σε ομοιόμορφη ευθύγραμμη κίνηση - καταστάσεις που ονομάζονται στατική ισορροπία και δυναμική ισορροπία, αντίστοιχα.Τύποι στατικής ισορροπίας
- Ασταθής ισορροπία: όταν ένα σώμα υφίσταται μια μικρή μετατόπιση από τη θέση ισορροπίας του, όσο μικρό και αν είναι, θα τείνει να κινείται όλο και πιο μακριά από αυτήν τη θέση. Κοιτάξτε το παρακάτω σχήμα:
- Σταθερό υπόλοιπο: όταν ένα σώμα, μετατοπισμένο από την ισορροπημένη του θέση, τείνει να επιστρέψει στην αρχική του θέση, όπως στην περίπτωση που φαίνεται σε αυτό το σχήμα:
- Ισορροπίααδιάφορος: όταν ένα σώμα, ανεξάρτητα από το πού βρίσκεται, παραμένει σε ισορροπία, ελέγξτε:
μάθετε περισσότερα: Ανακαλύψτε πώς κυλάει η μπάλα ποδοσφαίρου στον αέρα
Ισορροπία του σημείου υλικού και ισορροπία του εκτεταμένου σώματος
Όταν οι διαστάσεις ενός σώματος μπορούν να παραμεληθούν, όπως στην περίπτωση ενός μικρού σωματιδίου, για παράδειγμα, μιλάμε ισορροπίατουΣκορυλικό. Σε αυτές τις περιπτώσεις, για να είναι το σώμα σε ισορροπία, αρκεί το άθροισμα των δυνάμεων που ενεργούν σε αυτό να είναι μηδέν.
φά - αντοχή
φάΧ - x συνιστώσα δυνάμεων
φάγ - y συστατικό δυνάμεων
έκανε - συστατικό των δυνάμεων z
Το σχήμα δείχνει ότι το άθροισμα των δυνάμεων και το άθροισμα των συνιστωσών των δυνάμεων σε κάθε κατεύθυνση πρέπει να είναι ίσο με μηδέν, έτσι ώστε το σώμα συμμετρίας σημείου να βρίσκεται σε στατική ισορροπία.
Όταν δεν είναι δυνατόν να αγνοήσουμε τις διαστάσεις του αμαξώματος, όπως στις περιπτώσεις ράβδων, συρταριών, στηριγμάτων, μοχλών, γραναζιών και άλλων μακροσκοπικών αντικειμένων, μιλάμε για ισορροπίατουσώμαεκτενής. Για να καθοριστεί σωστά αυτός ο τύπος ισορροπίας, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η απόσταση μεταξύ του σημείου εφαρμογής μιας δύναμης στον άξονα περιστροφής αυτών σώματα, με άλλα λόγια, η κατάσταση της στατικής ή δυναμικής ισορροπίας απαιτεί το άθροισμα των ροπών (ή στιγμών) να είναι άκυρο, όπως συμβαίνει με τις δυνάμεις εφαρμοσμένος.
Οι παραπάνω συνθήκες δείχνουν ότι, στην περίπτωση εκτεταμένου σώματος, είναι απαραίτητο το άθροισμα των δυνάμεων και των ροπών να είναι μηδέν σε κάθε κατεύθυνση.
Επιλυμένες ασκήσεις σε στατική ισορροπία
Η επίλυση ασκήσεων στατικής ισορροπίας απαιτεί μια βασική γνώση του αθροίσματος. διάνυσμα και διανυσματική αποσύνθεση.
Πρόσβασηεπίσης: Αντιμετωπίζετε δυσκολίες; Μάθετε πώς να επιλύετε ασκήσεις χρησιμοποιώντας τους νόμους του Νεύτωνα
Ερώτηση 1)(Isul) Ένα κουτί Α, βάρους 300 Ν, αναρτάται από δύο σχοινιά B και C, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. (Δεδομένα: sin 30º = 0,5)
Η τιμή της έλξης στη συμβολοσειρά Β είναι ίση με:
α) 150,0 Β
β) 259,8 Β
γ) 346,4 Β
δ) 600,0 Β
Πρότυπο: Γράμμα Δ
Ανάλυση:
Για να λύσουμε αυτήν την άσκηση, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε το τριγωνομετρία, προκειμένου να υπολογιστεί η έλξη στη σειρά Β. Για αυτό, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσουμε τον ορισμό του ημιτονοειδούς, επειδή η γωνία που σχηματίζεται μεταξύ των χορδών είναι 30º, και ο ημιτονοειδής τύπος υποδεικνύει ότι μπορεί να υπολογιστεί με την αναλογία μεταξύ της αντίθετης πλευράς και του υποτείνουσα. Δείτε το επόμενο σχήμα, σε αυτό σχηματίζουμε ένα τρίγωνο με τα διανύσματα Tσι (τραβήξτε το σχοινί B) και το βάρος (P):
Με βάση αυτό, πρέπει να κάνουμε τον ακόλουθο υπολογισμό:
Ερώτηση 2)(Κηλίδα) Ένα μπλοκ με μάζα m = 24 kg διατηρείται σε αναστολή σε ισορροπία από τις μη εκταθείσες και αμελητέες συμβολοσειρές μάζας L και Q, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Το σχοινί L σχηματίζει γωνία 90 ° με τον τοίχο και το σχοινί Q σχηματίζει γωνία 37 ° με την οροφή. Λαμβάνοντας υπόψη την επιτάχυνση της βαρύτητας ίση με 10m / s², η τιμή της δύναμης έλξης που ασκεί το σχοινί L στον τοίχο είναι:
(Δεδομένα: cos 37 ° = 0,8 και sin 37 ° = 0,6)
α) 144 Β
β) 180 Β
γ) 192 Β
δ) 240 Ν
ε) 320 Β
Πρότυπο: Γράμμα e
Ανάλυση:
Κατ 'αρχάς, πρέπει να προσδιορίσουμε ποια είναι η τιμή της έλξης που υποστηρίζεται από το καλώδιο Q, για αυτό, χρησιμοποιούμε την ημιτονοειδή αναλογία, όπως στην προηγούμενη άσκηση:
Αφού βρούμε την τάση στο σύρμα Q, πρέπει να υπολογίσουμε το συστατικό αυτής της τάσης που ακυρώνεται από την τάση που ασκείται από το καλώδιο L. Τώρα, θα χρησιμοποιήσουμε το συνημίτονο της γωνίας, καθώς το οριζόντιο στοιχείο του τραβήγματος στο καλώδιο Q είναι η πλευρά που βρίσκεται δίπλα στη γωνία 37 °, σημειώστε:
Ερώτηση 3) (uerj) Ένας άντρας με μάζα ίση με 80 κιλά είναι σε κατάσταση ηρεμίας και ισορροπημένη σε μια άκαμπτη σανίδα μήκους 2,0 μ., Της οποίας η μάζα είναι πολύ μικρότερη από αυτήν ενός άνδρα. Η σανίδα είναι τοποθετημένη οριζόντια σε δύο στηρίγματα, Α και Β, στα άκρα της, και ο άντρας είναι 0,2 μέτρα από το άκρο που υποστηρίζεται από τον Α. Η ένταση της δύναμης, σε Newton, που ασκεί η σανίδα στο στήριγμα Α είναι ισοδύναμη με:
α) 200
β) 360
γ) 400
δ) 720
Πρότυπο: Γράμμα Δ
Ανάλυση:
Κάναμε ένα διάγραμμα για να μπορείτε να δείτε την άσκηση πιο εύκολα, ρίξτε μια ματιά:
Καθώς η ράβδος στην οποία στηρίζεται ο άντρας είναι ένα εκτεταμένο σώμα, πρέπει κανείς να λάβει υπόψη και τα δύο άθροισμααποδυνάμεις ως προς άθροισμαδιάνυσμαΑπόροπές που ενεργούν σε αυτό. Έτσι, πρέπει να κάνουμε τους ακόλουθους υπολογισμούς:
Για να κάνουμε αυτούς τους υπολογισμούς, χρησιμοποιούμε πρώτα την συνθήκη που δηλώνει ότι το άθροισμα των ροπών πρέπει να είναι μηδέν, τότε, πολλαπλασιάζουμε τις δυνάμεις με τις αποστάσεις τους από τον άξονα περιστροφής της ράβδου (στην περίπτωση αυτή, επιλέγουμε τη θέση Α). Για να προσδιορίσουμε τα σήματα, χρησιμοποιούμε το σήμαθετικός για τις ροπές που παράγουν περιστροφές στο έννοιααριστερόστροφα, ενώ το σήμα αρνητικός χρησιμοποιήθηκε για τη ροπή που παράγεται από τη δύναμη βάρους, η οποία τείνει να περιστρέφει τη ράβδο στο έννοιαπρόγραμμα.
Ο υπολογισμός των προκύπτοντων ροπών είχε ως αποτέλεσμα Νσι = 80 N και στη συνέχεια χρησιμοποιούμε τη δεύτερη συνθήκη ισορροπίας. Σε αυτήν την περίπτωση, λέμε ότι το άθροισμα των δυνάμεων που ενεργούν στη ράβδο πρέπει να είναι μηδέν και έχουμε μια κανονική αντίδραση στο σημείο Α ίσο με 720Ν.
Από τον Rafael Hellerbrock
Καθηγητής φυσικής
Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/equilibrio-estatico.htm
