Statiikka: mitä se on, sovellukset, käsitteet, kaavat

A staattinen ja klassisen mekaniikan ala vastuussa tasapainotilassa olevien hiukkasten tai jäykkien kappaleiden järjestelmien tutkimisesta. Tällä alueella tutkimme käsitteitä, kuten massakeskiö, vääntömomentti, kulmamomentti, vipu ja tasapaino.

Lue myös: Kinematiikka - mekaniikan alue, joka tutkii kappaleiden liikettä

Tämän artikkelin aiheet

• 1 - Yhteenveto statiikasta
• 2 - Mitä statiikka tutkii?
• 3 - Mihin staattista sähköä käytetään?
• 4 - Statiikan tärkeitä käsitteitä
• 5 - Tärkeimmät staattiset kaavat
  • → Massakaavojen keskipiste
  • → Vipukaava
  • → Vääntömomenttikaavat
  • → Angular Momentum Formula
• 6 - Ratkaistiin staattisia harjoituksia

yhteenveto staattisuudesta

• Statiikan tutkimus mahdollistaa rakennusten, siltojen, autojen, monumenttien, keinuvien ja monien muiden rakentamisen ja vakauden.
• Statiikassa tutkitaan massakeskipisteen, tasapainon, vivun, vääntömomentin ja kulmamomentin käsitteitä ja sovelluksia.
• Massakeskus lasketaan hiukkasten massan ja niiden sijainnin systeemissä aritmeettisen keskiarvon avulla.
• Vääntömomentti lasketaan tuotetun voiman, vipuvarren sekä etäisyyden ja voiman välisen kulman tulona.
• Kulmaliikemäärä lasketaan kohteen etäisyyden pyörimisakselista, lineaarisen liikemäärän sekä etäisyyden ja lineaarisen liikemäärän välisen kulman tulona.

Mitä statiikka tutkii?

Staattiset tutkimukset jäykät kappaleet tai hiukkaset levossa, olevan staattinen, koska heidän voimansa ja hetkensä kumoavat toisensa kaikkiin suuntiin, herättää tasapainoa, kanssa

 tästä voimme määrittää sisäiset voimat, jotka ovat tässä järjestelmässä.

Älä nyt lopeta... Julkisuuden jälkeen on muutakin ;)

Mitä varten staattinen on?

Statiikan tutkimus on laajaa käytetään siltojen, rakennusten, talojen, huonekalujen, autojen, ovien, ikkunoiden rakentamisessa, lopuksi kaikki, mikä tarvitsee tasapainoa. O vipujen tutkimus avulla voit ymmärtää ja valmistaa kottikärryjä, vasaroita, pähkinänsärkijä, taikinakoukkuja, onkivapoja, keinuja ja paljon muuta. Lisäksi kulmamomentin tutkimus mahdollistaa luistelijoiden, polkupyörän pyörien ja kääntötuolien käännöksen parantamisen.

Katso myös: Mikä on vahvuuden käsite?

Tärkeitä staattisia käsitteitä

• Massan keskipiste: Se on piste, jossa fyysisen järjestelmän tai hiukkasen kaikki massa kerääntyy. Se ei aina ole kehossa, kuten renkaan tapauksessa, jossa sen
• massakeskus on keskustassa, jossa ei ole materiaalia. Saat lisätietoja tästä konseptista napsauttamalla tässä.
• Saldo: on tilanne, jossa kaikkien kehoon kohdistuvien voimien ja momenttien summa on nolla, jolloin keho pysyy muuttumattomana.
• Vipu: Se on yksinkertainen kone, joka pystyy yksinkertaistamaan tehtävän suorittamista, ja se voi olla interfixed, interpotent ja inter-resistent.
  • A vipuliite siinä on tukikohta voimakkaan voiman ja vastustusvoiman välillä, kuten saksien, pihtien, keinuvan ja vasaran tapauksessa.
  • A vipukestäviä sillä on vastustusvoima voimakkaan voiman ja tukipisteen välillä, kuten pähkinänsärkijällä, pullonavaajalla ja kottikärryillä.
  • A vipuinterpotentti sillä on voimakas voima vastustusvoiman ja tukipisteen välillä, kuten pinseteillä, kynsileikkureilla ja joillakin kehonrakennusharjoituksilla.

Erilaisia ​​viputyyppejä.

• Vääntömomentti: jota kutsutaan myös voimamomentiksi, on fysikaalinen suure, joka syntyy, kun kohdistamme voiman kehoon, joka pystyy pyörimään, kääntymään, kuten avaamaan pyöröoven. Saat lisätietoja tästä konseptista napsauttamalla tässä.
• Kulmamomentti: Se on fysikaalinen suure, joka kertoo pyörivien, pyörivien tai kaarevien kappaleiden liikkeen määrästä.

Statiikan pääkaavat

→ Massakaavojen keskipiste

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

se on

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

x_cm on hiukkasjärjestelmän massakeskuksen sijainti vaaka-akselilla.

y_cm on hiukkasjärjestelmän massakeskuksen sijainti pystyakselilla.

m₁, m₂ se on m₃ ovat hiukkasten massat.

x₁, x₂ se on x₃ ovat hiukkasten paikat vaaka-akselilla.

y₁, y₂ se on y₃ ovat hiukkasten paikat pystyakselilla.

→ Vipukaava

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

F_P on voimakas voima, mitattuna Newtoneina [N].

d_P on voimakkaan voiman etäisyys metreinä [m] mitattuna.

F_r on vastusvoima, mitattuna Newtonina [N].

d_r on vastusvoiman etäisyys metreinä [m].

→ Vääntömomenttikaavat

\(τ=r\cdot F\cdot sinθ\)

τ on tuotettu vääntömomentti mitattuna N∙m.

r on etäisyys pyörimisakselista, jota kutsutaan myös vipuvarreksi, mitattuna metreinä [m].

F on tuotettu voima mitattuna Newtonina [Ei].

θ on etäisyyden ja voiman välinen kulma asteina [°] mitattuna.

Kun kulma on 90º, vääntömomentin kaava voidaan esittää seuraavasti:

\(τ=r\cdot F\)

τ on tuotettu vääntömomentti mitattuna [N∙m].

r on etäisyys pyörimisakselista, jota kutsutaan myös vipuvarreksi, mitattuna metreinä [m].

F on tuotettu voima mitattuna Newtonina [Ei].

→ Angular Momentum Formula

\(L=r\cdot p\cdot sinθ\)

L on liikemäärä, mitattuna [kg∙m^2/s].

r on kohteen ja pyörimisakselin tai säteen välinen etäisyys metreinä [m] mitattuna.

P on lineaarinen liikemäärä, mitattuna [kg∙m/s].

θ on välinen kulma r se on K, mitattuna asteina [°].

Tietää enemmän: Hydrostatiikka - fysiikan haara, joka tutkii nesteitä staattisen tasapainon olosuhteissa

Ratkaistiin staattisia harjoituksia

01) (UFRRJ-RJ) Oletetaan alla olevassa kuvassa, että poika työntää ovea voimalla F_m = 5 N, joka vaikuttaa 2 m: n etäisyydellä saranoista (kiertoakseli) ja että ihminen kohdistaa voiman F_H = 80 N, 10 cm: n etäisyydellä pyörimisakselista.

Näissä olosuhteissa voidaan todeta, että:

a) ovi kääntyy sulkemissuuntaan.

b) ovi kääntyy avaussuuntaan.

c) ovi ei pyöri mihinkään suuntaan.

d) miehen oveen kohdistaman hetken arvo on suurempi kuin pojan kohdistaman hetken arvo.

e) ovi kääntyisi sulkemissuuntaan, koska miehen massa on suurempi kuin pojan.

Resoluutio:

Vaihtoehto B. Ovi kääntyisi avaussuuntaan. Voit tehdä tämän laskemalla vain miehen vääntömomentin kaavan avulla:

\(τ_h=r\cdot F\)

\(τ_h=0,1\cdot80\)

\(τ_h=8N\cdot m\)

Ja pojan vääntö:

\(τ_m=r\cdot F\)

\(τ_m=2\cdot 5\)

\(τ_m=10N\cdot m\)

Joten näet, että pojan vääntömomentti on suurempi kuin miehen vääntö, joten ovi aukeaa.

02) (Enem) Kokeessa opettaja vei luokkahuoneeseen pussin riisiä, kolmion muotoisen puupalan ja lieriömäisen ja homogeenisen rautatangon. Hän ehdotti, että he mittasivat tangon massan näiden esineiden avulla. Tätä varten oppilaat tekivät tangolle merkinnät, jakamalla sen kahdeksaan yhtä suureen osaan ja tukemalla sitä kolmion muotoinen pohja, jossa riisipussi roikkuu yhdestä päästään, kunnes tasapaino saavutetaan.

Mikä oli oppilaiden saavuttaman tangon massa tässä tilanteessa?

a) 3,00 kg

b) 3,75 kg

c) 5,00 kg

d) 6,00 kg

e) 15,00 kg

Resoluutio:

E vaihtoehto. Laskemme opiskelijoiden saaman tangon massan vivun kaavan avulla, jossa vertaamme voimakasta voimaa vastustusvoimaan:

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

Riisin kohdistama voima vastustaa tangon liikettä, joten:

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

Riisiin vaikuttava voima ja voimakas voima on painovoima, joten:

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

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

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

\(m_p\cdot10=150\)

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

\(m_p = 15 kg\)

Lähteet

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, jearl. Fysiikan perusteet: Mekaniikka.8. toim. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.

NUSSENZVEIG, Herch Moyses. fysiikan peruskurssi: Mekaniikka (vol. 1). 5 ed. Joten Paulo: Blucher, 2015.

Napsauta ja opi vipujen toiminnasta, käytöstä ja tyypeistä.

Ymmärrä massakeskuksen määritelmä, kuinka se lasketaan ja miksi se on tärkeää tietää.

Tiedätkö mitä staattinen tasapaino on? Tunne eri tasapainotyypit, ymmärrä tasapainon ehdot ja tutustu aiheeseen liittyviin ratkaistuihin harjoituksiin.

Tiedätkö mitä vahvuus on? Ymmärrä käsite, tutustu kaavoihin, joita käytetään erityyppisille voimille, ja katso, mikä on voimien ja Newtonin lakien välinen suhde.

Ymmärrä Newtonin lakeja ja katso joitain ratkaistuja esimerkkejä sekä tätä aihetta koskevia harjoituksia, jotka osuivat viholliseen.

Napsauta tätä saadaksesi selville mitä klassinen mekaniikka opiskelee ja opi sen pääalueista. Ota myös selvää kuinka tärkeä se on.

Laajenna tietämystäsi vääntömomentista, pyörivään liikkeeseen liittyvästä vektorisuureesta. Katso konsepti, yksikkö, kaava ja tehtävät ratkaistuina!

Tiedätkö mitä työ on? Ymmärtää työn määritelmän, oppia laskemaan sen ja tuntemaan lauseen, joka liittyy työn kineettisen energian muutokseen.