A statički i polje klasične mehanike odgovoran za proučavanje sustava čestica ili krutih tijela u stanju ravnoteže. U ovom području proučavamo pojmove kao što su središte mase, zakretni moment, kutni moment, poluga i ravnoteža.
Pročitajte također: Kinematika - područje mehanike koje proučava kretanje tijela
sažetak o statici
- Proučavanje statike omogućuje konstrukciju i stabilnost zgrada, mostova, automobila, spomenika, klackalica i još mnogo toga.
- U statici se proučavaju pojmovi i primjene centra mase, ravnoteže, poluge, zakretnog momenta, kutne količine gibanja.
- Središte mase izračunava se preko aritmetičke sredine mase čestica i njihovog položaja u sustavu.
- Moment se izračunava kao umnožak proizvedene sile, kraka poluge i kuta između udaljenosti i sile.
- Kutni moment se izračunava kao umnožak udaljenosti objekta od osi rotacije, linearnog momenta i kuta između udaljenosti i linearnog momenta.
Što proučava statika?
Statičke studije kruta tijela ili čestice u mirovanju, biti statičan, jer se njihove sile i momenti poništavaju u svim smjerovima, izazivajući ravnotežu, sa
time možemo odrediti unutarnje sile koje djeluju na ovaj sustav.
Čemu služi statika?
Proučavanje statike je široko primjenjuje se u izgradnji mostova, zgrada, kuća, namještaja, automobila, vrata, prozora, konačno, sve što treba ravnotežu. O proučavanje poluga omogućuje vam razumijevanje i proizvodnju kolica, čekića, lopatica za orahe, udica za tijesto, štapova za pecanje, klackalica i još mnogo toga. Osim toga, proučavanje kutnog momenta omogućuje poboljšanje okreta klizača, kotača bicikla i okretnih stolica.
Vidi također: Što je koncept snage?
Važni statički pojmovi
- Centar mase: To je točka u kojoj se nakuplja sva masa fizičkog sustava ili čestice. Nije uvijek u tijelu, kao u slučaju prstena, u kojem je njegov
- centar mase je u središtu, gdje nema materijala. Da biste saznali više o ovom konceptu, kliknite ovdje.
- Stanje: je situacija u kojoj je zbroj svih sila i momenata na tijelo jednak nuli, a tijelo ostaje nepromijenjeno.
-
Poluga: To je jednostavan stroj koji može pojednostaviti izvršenje zadatka, a može biti međusobno fiksan, interpotentan i inter-otporan.
- A polugainterfix ima oslonac između snažne sile i sile otpora, kao što je slučaj sa škarama, kliještima, klackalicom i čekićem.
- A polugameđuotporan ima otpornu silu između potentne sile i uporišne točke, kao što je slučaj s krckalicom za orahe, otvaračem za boce, kolicima.
- A polugainterpotentan ima moćnu silu između sile otpora i oslonca, kao što je slučaj s pincetom, grickalicama za nokte, nekim vježbama bodybuildinga.
- Zakretni moment: koji se naziva i moment sile, fizikalna je veličina koja nastaje kada primijenimo silu na tijelo koje se može okretati, okretati, poput otvaranja rotirajućih vrata. Više o ovom konceptu saznajte klikom ovdje.
- Kutni moment: To je fizikalna veličina koja govori o količini gibanja tijela koja se okreću, rotiraju ili prave krivulje.
Glavne formule statike
→ Formule centra mase
\(X_{CM}=\frac{m_1\cdot x_1+m_2\cdot x_2 +m_3\cdot x_3}{m_1+m_2+m_3 }\)
to je
\(Y_{CM}=\frac{m_1\cdot y_1+m_2\cdot y_2 +m_3\cdot y_3}{m_1+m_2+m_3 }\)
xcm je položaj središta mase sustava čestica na vodoravnoj osi.
gcm je položaj središta mase sustava čestica na okomitoj osi.
m1, m2 to je m3 su mase čestica.
x1, x2 to je x3 su položaji čestica na vodoravnoj osi.
g1, g2 to je g3 su položaji čestica na okomitoj osi.
→ Formula poluge
\(F_p\cdot d_p=F_r\cdot d_r\)
FP je moćna sila, mjerena u Newtonu [N].
dP je udaljenost potentne sile, mjerena u metrima [m].
Fr je sila otpora, mjerena u Newtonu [N].
dr je udaljenost sile otpora, mjerena u metrima [m].
→ Formule momenta
\(τ=r\cdot F\cdot sinθ\)
τ je proizvedeni zakretni moment, mjeren u N∙m.
r je udaljenost od osi rotacije, koja se naziva i krak poluge, mjerena u metrima [m].
F je proizvedena sila, mjerena u Newtonu [Ne].
θ je kut između udaljenosti i sile, mjeren u stupnjevima [°].
Kada je kut 90º, formula zakretnog momenta može se predstaviti na sljedeći način:
\(τ=r\cdot F\)
τ je proizvedeni zakretni moment, mjeren u [N∙m].
r je udaljenost od osi rotacije, koja se naziva i krak poluge, mjerena u metrima [m].
F je proizvedena sila, mjerena u Newtonu [Ne].
→ Formula kutnog momenta
\(L=r\cdot p\cdot sinθ\)
L je kutni moment, mjeren u [kg∙m2/s].
r je udaljenost između objekta i osi rotacije ili polumjera, mjerena u metrima [m].
P je linearni moment, mjeren u [kg∙m/s].
θ je kut između r to je Q, mjereno u stupnjevima [°].
Znati više: Hidrostatika — grana fizike koja proučava tekućine u uvjetima statičke ravnoteže
Riješene vježbe iz statike
01) (UFRRJ-RJ) Na donjoj slici pretpostavimo da dječak gura vrata silom Fm = 5 N, koji djeluje na udaljenosti od 2 m od šarki (os rotacije), te da čovjek djeluje silom FH = 80 N, na udaljenosti od 10 cm od osi rotacije.
Pod ovim uvjetima može se reći da:
a) vrata bi se okretala u smjeru zatvaranja.
b) vrata bi se okretala u smjeru otvaranja.
c) vrata se ne okreću ni u jednom smjeru.
d) vrijednost momenta koju je čovjek primijenio na vrata veća je od vrijednosti momenta koju je primijenio dječak.
e) vrata bi se okretala u smjeru zatvaranja, jer je masa čovjeka veća od mase dječaka.
rezolucija:
Alternativa B. Vrata bi se okretala u smjeru otvaranja. Da biste to učinili, samo izračunajte okretni moment čovjeka pomoću formule:
\(τ_h=r\cdot F\)
\(τ_h=0,1\cdot80\)
\(τ_h=8N\cdot m\)
I moment dječaka:
\(τ_m=r\cdot F\)
\(τ_m=2\cdot 5\)
\(τ_m=10N\cdot m\)
Dakle, možete vidjeti da je moment dječaka veći od momenta čovjeka, tako da se vrata otvaraju.
02) (Enem) U eksperimentu je učitelj odnio u učionicu vrećicu riže, trokutasti komad drveta i cilindričnu i homogenu željeznu šipku. Predložio je da izmjere masu šipke pomoću ovih predmeta. Za to su učenici napravili oznake na šipki, podijelivši je na osam jednakih dijelova, a zatim je poduprli trokutastu bazu, s vrećicom riže koja visi s jednog od njezinih krajeva, dok se ne postigne ravnoteža.
U ovoj situaciji, kolika je bila masa šipke koju su dobili učenici?
a) 3,00 kg
b) 3,75 kg
c) 5,00 kg
d) 6,00 kg
e) 15,00 kg
rezolucija:
E alternativa. Masu šipke koju su učenici dobili izračunat ćemo pomoću formule poluge u kojoj uspoređujemo moćnu silu sa silom otpora:
\(F_p\cdot d_p=F_r\cdot d_r\)
Sila kojom djeluje riža je ono što se opire kretanju šipke, pa:
\(F_p\cdot d_p=F_{riža}\cdot d_{riža}\)
Sila koja djeluje na rižu i moćna sila je sila težine, dakle:
\(P_p\cdot d_p=P_{riža}\cdot d_{riža}\)
\(m_pg\cdot d_p=m_{riža}\cdot g\cdot d_{riža}\)
\(m_p\cdot10\cdot1=5\cdot10\cdot3\)
\(m_p\cdot10=150\)
\(m_p=\frac{150}{10}\)
\(m_p=15 kg\)
Izvori
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Osnove fizike: Mehanika.8. izd. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.
NUSSENZVEIG, Herch Moyses. osnovni tečaj fizike: Mehanika (knj. 1). 5 izd. Pa Paulo: Blucher, 2015.
