სტატიკა: რა არის ეს, აპლიკაციები, ცნებები, ფორმულები

ა სტატიკური და კლასიკური მექანიკის დარგი პასუხისმგებელია წონასწორობის მდგომარეობაში მყოფი ნაწილაკების ან ხისტი სხეულების სისტემების შესწავლაზე. ამ სფეროში ჩვენ ვსწავლობთ ცნებებს, როგორიცაა მასის ცენტრი, ბრუნი მომენტი, კუთხური იმპულსი, ბერკეტი და წონასწორობა.

წაიკითხეთ ასევე: კინემატიკა - მექანიკის სფერო, რომელიც სწავლობს სხეულების მოძრაობას

შეჯამება სტატიკურის შესახებ

• სტატიკის შესწავლა შესაძლებელს ხდის შენობების, ხიდების, მანქანების, ძეგლების, თხილამურების მშენებლობას და სტაბილურობას.
• სტატიკაში შესწავლილია მასის ცენტრის, წონასწორობის, ბერკეტის, ბრუნვის, კუთხური იმპულსის ცნებები და გამოყენება.
• მასის ცენტრი გამოითვლება ნაწილაკების მასისა და სისტემაში მათი პოზიციების საშუალო არითმეტიკით.
• ბრუნვის მომენტი გამოითვლება, როგორც წარმოებული ძალის ნამრავლი, ბერკეტის მკლავი და მანძილსა და ძალას შორის კუთხე.
• კუთხოვანი იმპულსი გამოითვლება როგორც ობიექტის მანძილის ნამრავლი ბრუნვის ღერძიდან, წრფივი იმპულსი და მანძილსა და ხაზოვან იმპულსს შორის კუთხით.

რას სწავლობს სტატიკა?

სტატიკური კვლევები ხისტი სხეულები ან ნაწილაკები მოსვენებულ მდგომარეობაში

, სტატიკური ყოფნარადგან მათი ძალები და მომენტები ანადგურებენ ერთმანეთს ყველა მიმართულებით, ბალანსის პროვოცირება, თან

 ამით ჩვენ შეგვიძლია განვსაზღვროთ შიდა ძალები, რომლებიც ამ სისტემაზეა.

რისთვის არის სტატიკური?

სტატიკის შესწავლა ფართოა გამოიყენება ხიდების, შენობების, სახლების, ავეჯის, ავტომობილების, კარების, ფანჯრების მშენებლობაში, და ბოლოს, ყველაფერი, რასაც ბალანსი სჭირდება. ო ბერკეტების შესწავლა საშუალებას გაძლევთ გაიგოთ და აწარმოოთ ბორბლები, ჩაქუჩები, მაკნატუნა, ცომის კაკვები, სათევზაო ჯოხები, თეფშები და მრავალი სხვა. გარდა ამისა, კუთხური იმპულსის შესწავლა შესაძლებელს ხდის მოციგურავეების, ველოსიპედის ბორბლების და მბრუნავი სკამების მოხვევის გაუმჯობესებას.

იხილეთ ასევე: რა არის სიძლიერის კონცეფცია?

მნიშვნელოვანი სტატიკური ცნებები

• მასის ცენტრი: ეს არის წერტილი, სადაც გროვდება ფიზიკური სისტემის ან ნაწილაკების მთელი მასა. ის ყოველთვის არ არის სხეულში, როგორც ბეჭდის შემთხვევაში, რომელშიც მისი
• მასის ცენტრი არის ცენტრში, სადაც მასალა არ არის. ამ კონცეფციის შესახებ მეტის გასაგებად დააწკაპუნეთ აქ.
• Ბალანსი: არის სიტუაცია, როდესაც სხეულზე არსებული ყველა ძალისა და მომენტის ჯამი ნულის ტოლია, რის გამოც სხეული უცვლელია.
• ბერკეტი: ეს არის მარტივი მანქანა, რომელსაც შეუძლია გაამარტივოს დავალების შესრულება და შეიძლება იყოს ურთიერთდაკავშირებული, ინტერპოტენტური და ურთიერთრეზისტენტული.
  • ა ბერკეტიინტერფიქსი მას აქვს საყრდენი წერტილი ძლიერ ძალასა და რეზისტენტულ ძალას შორის, როგორც ეს არის მაკრატლის, pliers-ის, ხერხისა და ჩაქუჩის შემთხვევაში.
  • ა ბერკეტიურთიერთრეზისტენტული მას აქვს მდგრადი ძალა ძლიერ ძალასა და საყრდენს შორის, როგორც ეს არის მაკნატუნას, ბოთლის გასახსნელს, ბორბალს.
  • ა ბერკეტიინტერპოტენტური მას აქვს ძლიერი ძალა რეზისტენტულ ძალასა და საყრდენ პუნქტს შორის, როგორც ეს არის პინცეტის, ფრჩხილის საჭერის, ბოდიბილდინგის ზოგიერთი ვარჯიშის შემთხვევაში.

სხვადასხვა ტიპის ბერკეტები.

• ბრუნვის მომენტი: ასევე მოუწოდა ძალის მომენტს, არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ჩნდება, როდესაც ჩვენ ვაყენებთ ძალას სხეულზე, რომელსაც შეუძლია ბრუნვა, ბრუნვა, როგორც მბრუნავი კარის გაღება. შეიტყვეთ მეტი ამ კონცეფციის შესახებ დაწკაპუნებით აქ.
• კუთხოვანი მომენტი: ეს არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც გვაცნობს სხეულების მოძრაობის რაოდენობას, რომლებიც ბრუნავენ, ბრუნავენ ან ქმნიან მრუდეებს.

სტატიკის ძირითადი ფორმულები

→ მასის ფორმულების ცენტრი

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

Ეს არის

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

x_სმ არის ნაწილაკების სისტემის მასის ცენტრის პოზიცია ჰორიზონტალურ ღერძზე.

წ_სმ არის ნაწილაკების სისტემის მასის ცენტრის პოზიცია ვერტიკალურ ღერძზე.

მ₁, მ₂ Ეს არის მ₃ არის ნაწილაკების მასები.

x₁, x₂ Ეს არის x₃ არის ნაწილაკების პოზიციები ჰორიზონტალურ ღერძზე.

წ₁, წ₂ Ეს არის წ₃ არის ნაწილაკების პოზიციები ვერტიკალურ ღერძზე.

→ ბერკეტის ფორმულა

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

ფ_პ არის ძლიერი ძალა, რომელიც იზომება ნიუტონში [N].

დ_პ არის ძლიერი ძალის მანძილი, რომელიც იზომება მეტრებში [მ].

ფ_რ არის წინააღმდეგობის ძალა, რომელიც იზომება ნიუტონში [N].

დ_რ არის წინააღმდეგობის ძალის მანძილი, რომელიც იზომება მეტრებში [მ].

→ ბრუნვის ფორმულები

\(τ=r\cdot F\cdot sinθ\)

τ არის წარმოებული ბრუნვის მომენტი, რომელიც იზომება N∙m.

რ არის მანძილი ბრუნვის ღერძიდან, რომელსაც ასევე უწოდებენ ბერკეტის მკლავს, რომელიც იზომება მეტრებში [მ].

ფ არის წარმოქმნილი ძალა, რომელიც იზომება ნიუტონში [არა].

θ არის მანძილსა და ძალას შორის კუთხე, რომელიც იზომება [°] გრადუსებში.

როდესაც კუთხე არის 90º, ბრუნვის ფორმულა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს:

\(τ=r\cdot F\)

τ არის წარმოებული ბრუნვის მომენტი, რომელიც იზომება [N∙m]-ში.

რ არის მანძილი ბრუნვის ღერძიდან, რომელსაც ასევე უწოდებენ ბერკეტის მკლავს, რომელიც იზომება მეტრებში [მ].

ფ არის წარმოქმნილი ძალა, რომელიც იზომება ნიუტონში [არა].

→ კუთხოვანი იმპულსის ფორმულა

\(L=r\cdot p\cdot sinθ\)

ლ არის კუთხოვანი იმპულსი, რომელიც იზომება [კგ∙მ^2/s].

რ არის მანძილი ობიექტსა და ბრუნვის ღერძს ან რადიუსს შორის, რომელიც იზომება [მ] მეტრებში.

პ არის წრფივი იმპულსი, გაზომილი [კგ∙მ/წმ]-ში.

θ არის კუთხე შორის რ Ეს არის ქ, იზომება გრადუსებში [°].

გაიგე მეტი: ჰიდროსტატიკა — ფიზიკის ფილიალი, რომელიც სწავლობს სითხეებს სტატიკური წონასწორობის პირობებში

ამოხსნილი სავარჯიშოები სტატიკაზე

01) (UFRRJ-RJ) ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში, დავუშვათ, რომ ბიჭი კარს უბიძგებს F ძალით._მ = 5 N, მოქმედებს ანჯამებიდან 2 მ მანძილზე (ბრუნის ღერძი) და რომ ადამიანი ახორციელებს ძალას F_ჰ = 80 N, ბრუნვის ღერძიდან 10 სმ დაშორებით.

ამ პირობებში შეიძლება ითქვას, რომ:

ა) კარი შემობრუნდება დაკეტვის მიმართულებით.

ბ) კარი შემობრუნებული იქნებოდა გახსნის მიმართულებით.

გ) კარი არ ბრუნავს რაიმე მიმართულებით.

დ) მამაკაცის მიერ კარზე გამოყენებული მომენტის მნიშვნელობა ბიჭის მიერ გამოყენებული მომენტის მნიშვნელობაზე მეტია.

ე) კარი შემობრუნებული იქნებოდა დაკეტვის მიმართულებით, რადგან მამაკაცის მასა ბიჭის მასაზე მეტია.

რეზოლუცია:

ალტერნატივა B. კარი გაღების მიმართულებით შემობრუნდებოდა. ამისათვის უბრალოდ გამოთვალეთ მამაკაცის ბრუნი ფორმულით:

\(τ_h=r\cdot F\)

\(τ_h=0.1\cdot80\)

\(τ_h=8N\cdot m\)

და ბიჭის ბრუნი:

\(τ_m=r\cdot F\)

\(τ_m=2\cdot 5\)

\(τ_m=10N\cdot m\)

ასე რომ, თქვენ ხედავთ, რომ ბიჭის ბრუნვის მომენტი უფრო მეტია, ვიდრე მამაკაცის, ამიტომ კარი იღება.

02) (Enem) ექსპერიმენტში მასწავლებელმა კლასში წაიღო ბრინჯის ტომარა, სამკუთხა ხის ნაჭერი და ცილინდრული და ერთგვაროვანი რკინის ზოდი. მან შესთავაზა, რომ გაზომონ ზოლის მასა ამ ობიექტების გამოყენებით. ამისათვის მოსწავლეებმა გააკეთეს ნიშნები ზოლზე, დაყვეს იგი რვა თანაბარ ნაწილად და შემდეგ დაამაგრეს. სამკუთხა ფუძე, რომლის ერთ-ერთი ბოლოდან ბრინჯის ტომარაა ჩამოკიდებული, სანამ წონასწორობა არ მიიღწევა.

ამ ვითარებაში რამდენი იყო ბარის მასა სტუდენტებმა?

ა) 3.00 კგ

ბ) 3,75 კგ

გ) 5,00 კგ

დ) 6,00 კგ

ე) 15,00 კგ

რეზოლუცია:

E ალტერნატივა. ჩვენ გამოვთვლით სტუდენტების მიერ მიღებულ ზოლის მასას ბერკეტის ფორმულით, რომელშიც ვადარებთ ძლიერ ძალას მდგრად ძალას:

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

ძალა, რომელსაც ბრინჯი ახდენს, არის ის, რაც ეწინააღმდეგება ბარის მოძრაობას, ასე რომ:

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

ბრინჯზე მოქმედი ძალა და ძლიერი ძალა არის წონის ძალა, ასე რომ:

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

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

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

\(m_p\cdot10=150\)

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

\(m_p=15 კგ\)

წყაროები

ჰალიდეი, დევიდ; რეზნიკი, რობერტი; უოკერი, ჯეარლ. ფიზიკის საფუძვლები: მექანიკა.8. რედ. რიო დე ჟანეირო, RJ: LTC, 2009 წ.

ნუსენცვეიგი, ჰერჩ მოიზესი. ფიზიკის ძირითადი კურსი: მექანიკა (ტ. 1). 5 ed. ასე რომ პაულო: ბლუჩერი, 2015 წ.