静力学: 静力とは何か、応用、概念、公式

あ 静的 そしてその 古典力学分野 平衡状態にある粒子または剛体のシステムを研究する責任があります。 この分野では、質量中心、トルク、角運動量、てこ、バランスなどの概念を学習します。

こちらもお読みください: 運動学 — 物体の動きを研究する力学の分野

この記事のトピックス

• 1 - 静電気に関する概要
• 2 - 静力学では何を研究しますか?
• 3 - 静電気は何に使用されますか?
• 4 - 静力学の重要な概念
• 5 - 主な静的公式
  • → 重心の公式
  • →レバー式
  • → トルク計算式
  • → 角運動量の公式
• 6 - 静力学に関する解決済み演習

静電気に関するまとめ

• 静力学の研究により、建物、橋、自動車、記念碑、シーソーなどの建設と安定性が可能になります。
• 静力学では、重心、バランス、てこ、トルク、角運動量の概念と応用が研究されます。
• 質量中心は、粒子の質量とシステム内での位置の算術平均によって計算されます。
• トルクは、生成される力、レバー アーム、距離と力の間の角度の積として計算されます。
• 角運動量は、回転軸からの物体の距離、線形運動量、および距離と線形運動量の間の角度の積として計算されます。

静力学は何を研究するのですか?

静的研究 静止している剛体または粒子, 静的であることそれらの力とモーメントはあらゆる方向で互いに打ち消し合うため、 バランスを崩す、 と

 これにより、この系に作用する内部力を判断できます。

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静的とは何ですか?

静力学の研究は広く行われています 橋、建物、住宅、家具、自動車、ドア、窓の建設に適用されます。, 最後に、バランスが必要なものすべて. ○ レバーの研究 手押し車、ハンマー、くるみ割り人形、生地フック、釣り竿、シーソーなどを理解し、製造することができます。 さらに、角運動量の研究により、スケーター、自転車の車輪、回転椅子の回転を改善することが可能になります。

こちらもご覧ください: 強さの概念とは何ですか？

重要な静的概念

• 重心: これは、物理システムまたは粒子のすべての質量が蓄積する点です。 指輪の場合のように、常に体内にあるわけではありません。
• 重心は中心、つまり物質のないところにあります。 この概念について詳しくは、ここをクリックしてください。 ここ.
• バランス： 物体にかかるすべての力とモーメントの合計がゼロになり、物体が変化しない状況です。
• レバー： これは、タスクの実行を簡素化できる単純なマシンであり、固定、相互作用、および相互耐性が可能です。
  • あ レバーインターフィックス ハサミ、ペンチ、シーソー、ハンマーの場合と同様に、強力な力と抵抗力の間に支点があります。
  • あ レバー相互耐性のある くるみ割り人形、栓抜き、手押し車の場合と同様、強力な力と支点の間に抵抗力があります。
  • あ レバー多能性 ピンセット、爪切り、ボディービルのエクササイズの場合と同様に、抵抗力と支点の間に強力な力が働きます。

さまざまな種類のレバー。

• トルク： 力モーメントとも呼ばれる、回転ドアを開けるときのように、回転したり回転したりできる物体に力を加えたときに発生する物理量です。 この概念について詳しくは、クリックしてください。 ここ.
• 角モーメント: 回転、回転、曲線を描く物体の動きの量を知らせる物理量です。

静力学の主な公式

→ 重心の公式

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

それは

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

バツ_cm 横軸上の粒子システムの質量中心の位置です。

y_cm は、垂直軸上の粒子システムの質量中心の位置です。

メートル₁, メートル₂ それは メートル₃ 粒子の質量です。

バツ₁, バツ₂ それは バツ₃ 横軸上の粒子の位置です。

y₁, y₂ それは y₃ 縦軸上の粒子の位置です。

→レバー式

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

F_P ニュートン [N] で測定される強力な力です。

d_P 強力な力の距離であり、メートル [m] で測定されます。

F_r は抵抗力であり、単位はニュートン [N] です。

d_r 抵抗力の距離であり、単位はメートル[m]です。

→ トルク計算式

\(τ=r\cdot F\cdot sinθ\)

τ 発生するトルクです。測定単位は次のとおりです。 N・m.

r 回転軸 (レバー アームとも呼ばれます) からの距離で、メートル [m] 単位で測定されます。

F 発生する力であり、ニュートン単位で測定されます [いいえ].

θ 距離と力の間の角度であり、度 [°] で測定されます。

角度が 90°の場合、トルクの式は次のように表されます。

\(τ=r\cdot F\)

τ 発生するトルクであり、単位は [N・m] です。

r 回転軸 (レバー アームとも呼ばれます) からの距離で、メートル [m] 単位で測定されます。

F 発生する力であり、ニュートン単位で測定されます [いいえ].

→ 角運動量の公式

\(L=r\cdot p\cdot sinθ\)

L 角運動量です。単位は [kg・m]^2/s]。

r オブジェクトと回転軸または半径の間の距離で、メートル [m] 単位で測定されます。

P は線運動量であり、単位は [kg・m/s] です。

θ 間の角度です r それは Q、度[°]で測定されます。

さらに詳しく: 流体静力学 — 静的平衡条件下で流体を研究する物理学の分野

静力学に関する演習を解決しました

01) (UFRRJ-RJ) 下の図では、少年が力 F でドアを押していると仮定します。_メートル = 5 N、ヒンジ (回転軸) から 2 m の距離で作用し、人が力 F を及ぼすものとします。_H = 80 N、回転軸から 10 cm の距離。

これらの条件下では、次のように言えます。

a) ドアは閉まる方向に回転します。

b) ドアは開く方向に回転します。

c) ドアがどの方向にも回転しない。

d) 男がドアに加えたモーメントの値は、少年が加えたモーメントの値よりも大きい。

e) 男の質量は少年の質量より大きいため、ドアは閉まる方向に回転します。

解決：

代替案 B. ドアは開く方向に回転します。 これを行うには、次の式で人間のトルクを計算するだけです。

\(τ_h=r\cdot F\)

\(τ_h=0.1\cdot80\)

\(τ_h=8N\cdot m\)

そして少年のトルク：

\(τ_m=r\cdot F\)

\(τ_m=2\cdot 5\)

\(τ_m=10N\cdot m\)

つまり、少年のトルクが男性のトルクよりも大きいため、ドアが開いていることがわかります。

02) (敵) 実験では、教師が米俵、三角形の木片、円筒形の均質な鉄の棒を教室に持っていきました。 彼は、これらの物体を使用して棒の質量を測定することを提案しました。 このため、生徒たちはバーに印を付け、それを 8 等分し、上で支えました。 三角形の基部の一方の端に米袋をぶら下げ、平衡に達するまで動かします。

この場合、生徒たちが得た棒の質量はいくらでしょうか?

a) 3.00kg

b) 3.75kg

c) 5.00kg

d) 6.00kg

e) 15.00kg

解決：

代替案。 生徒たちが得た棒の質量を、強力な力と抵抗力を比較するレバーの公式を使って計算します。

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

米が及ぼす力はバーの動きに抵抗するものであるため、次のようになります。

\(F_p\cdot d_p=F_{米}\cdot d_{米}\)

お米に作用する力、強力な力は重力なので、次のようになります。

\(P_p\cdot d_p=P_{米}\cdot d_{米}\)

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

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

\(m_p\cdot10=150\)

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

\(m_p=15kg\)

情報源

デビッド・ハリデー。 ロバート・レズニック。 ウォーカー、ヤール。 物理学の基礎：力学.8。 編 リオデジャネイロ、RJ: LTC、2009 年。

ヌッセンツヴァイク、ヘルヒ・モイセス。 物理基礎コース: メカニクス (vol. 1). 5版 それでパウロ：Blucher、2015年。

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