A statisks un klasiskās mehānikas joma atbildīgs par daļiņu vai stingru ķermeņu sistēmu izpēti līdzsvara stāvoklī. Šajā jomā mēs pētām tādus jēdzienus kā masas centrs, griezes moments, leņķiskais impulss, svira un līdzsvars.
Izlasi arī: Kinemātika - mehānikas joma, kas pēta ķermeņu kustību
kopsavilkums par statiku
- Statikas izpēte ļauj uzbūvēt un stabilizēt ēkas, tiltus, automašīnas, pieminekļus, šūpoles un daudz ko citu.
- Statikā tiek pētīti masas centra, līdzsvara, sviras, griezes momenta, leņķiskā impulsa jēdzieni un pielietojumi.
- Masas centru aprēķina, izmantojot vidējo aritmētisko daļiņu masu un to atrašanās vietu sistēmā.
- Griezes momentu aprēķina kā radītā spēka, sviras sviras un leņķa starp attālumu un spēku reizinājumu.
- Leņķiskais impulss tiek aprēķināts kā objekta attāluma no rotācijas ass, lineārā impulsa un leņķa starp attālumu un lineāro impulsu reizinājums.
Ko pēta statika?
Statiskie pētījumi cieti ķermeņi vai daļiņas miera stāvoklī, būdams statisks, jo viņu spēki un momenti atceļ viens otru visos virzienos, provocējot līdzsvaru, ar
ar to mēs varam noteikt iekšējos spēkus, kas ir šajā sistēmā.
Kam paredzēta statika?
Statikas izpēte ir plaša izmanto tiltu, ēku, māju, mēbeļu, automašīnu, durvju, logu būvniecībā, visbeidzot, viss, kam vajadzīgs līdzsvars. O sviru izpēte ļauj saprast un izgatavot ķerras, āmurus, riekstu spārnus, mīklas āķus, makšķeres, šūpoles un daudz ko citu. Turklāt leņķiskā impulsa izpēte ļauj uzlabot slidotāju, velosipēdu riteņu un grozāmo krēslu pagriezienus.
Skatīt arī: Kāds ir spēka jēdziens?
Svarīgi statiski jēdzieni
- Masas centrs: Tas ir punkts, kurā uzkrājas visa fiziskās sistēmas vai daļiņas masa. Tas ne vienmēr atrodas ķermenī, kā gredzena gadījumā, kurā tā
- masas centrs atrodas centrā, kur nav materiāla. Lai uzzinātu vairāk par šo koncepciju, noklikšķiniet uz šeit.
- Atlikums: ir situācija, kurā visu spēku un momentu summa uz ķermeni ir nulle, saglabājot ķermeni nemainīgu.
-
Svira: Tā ir vienkārša iekārta, kas spēj vienkāršot uzdevuma izpildi, un tā var būt savstarpēji savienota, interpotenta un savstarpēji izturīga.
- A svirainterfikss tam ir atbalsta punkts starp spēcīgo spēku un pretestības spēku, kā tas ir šķērēm, knaibles, šūpoles un āmura gadījumā.
- A svirasavstarpēji izturīgs tam ir pretestības spēks starp spēcīgo spēku un atbalsta punktu, kā tas ir riekstu laužam, pudeļu attaisāmajam, ķerram.
- A svirainterpotents tai ir spēcīgs spēks starp pretestības spēku un atbalsta punktu, kā tas ir ar pincetēm, nagu knaibles un dažiem kultūrisma vingrinājumiem.
- Griezes moments: saukts arī par spēka momentu, ir fizisks lielums, kas rodas, kad mēs pieliekam spēku uz ķermeni, kas spēj griezties, griezties, piemēram, atvērt virpuļdurvis. Uzziniet vairāk par šo koncepciju, noklikšķinot šeit.
- Leņķiskais moments: Tas ir fizisks lielums, kas informē par to ķermeņu kustības apjomu, kas rotē, rotē vai veido līknes.
Galvenās statikas formulas
→ Masu formulu centrs
\(X_{CM}=\frac{m_1\cdot x_1+m_2\cdot x_2 +m_3\cdot x_3}{m_1+m_2+m_3 }\)
Tas ir
\(Y_{CM}=\frac{m_1\cdot y_1+m_2\cdot y_2 +m_3\cdot y_3}{m_1+m_2+m_3 }\)
xcm ir daļiņu sistēmas masas centra novietojums uz horizontālās ass.
ycm ir daļiņu sistēmas masas centra novietojums uz vertikālās ass.
m1, m2 Tas ir m3 ir daļiņu masas.
x1, x2 Tas ir x3 ir daļiņu novietojums uz horizontālās ass.
y1, y2 Tas ir y3 ir daļiņu novietojums uz vertikālās ass.
→ Sviras formula
\(F_p\cdot d_p=F_r\cdot d_r\)
FP ir spēcīgais spēks, ko mēra Ņūtonos [N].
dP ir attālums līdz spēcīgajam spēkam, ko mēra metros [m].
Fr ir pretestības spēks, ko mēra Ņūtonos [N].
dr ir pretestības spēka attālums, ko mēra metros [m].
→ Griezes momenta formulas
\(τ=r\cdot F\cdot sinθ\)
τ ir radītais griezes moments, ko mēra N∙m.
r ir attālums no rotācijas ass, ko sauc arī par sviras sviru, mērot metros [m].
F ir radītais spēks, ko mēra Ņūtonos [Nē].
θ ir leņķis starp attālumu un spēku, ko mēra grādos [°].
Ja leņķis ir 90º, griezes momenta formulu var attēlot ar:
\(τ=r\cdot F\)
τ ir radītais griezes moments, ko mēra [N∙m].
r ir attālums no rotācijas ass, ko sauc arī par sviras sviru, mērot metros [m].
F ir radītais spēks, ko mēra Ņūtonos [Nē].
→ Angular Momentum Formula
\(L=r\cdot p\cdot sinθ\)
L ir leņķiskais impulss, ko mēra [kg∙m2/s].
r ir attālums starp objektu un rotācijas asi jeb rādiusu, ko mēra metros [m].
P ir lineārais impulss, ko mēra [kg∙m/s].
θ ir leņķis starp r Tas ir J, mēra grādos [°].
Uzziniet vairāk: Hidrostatika - fizikas nozare, kas pēta šķidrumus statiskā līdzsvara apstākļos
Atrisināja vingrinājumus par statiku
01) (UFRRJ-RJ) Pieņemsim, ka zemāk esošajā attēlā zēns spiež durvis ar spēku Fm = 5 N, iedarbojoties 2 m attālumā no eņģēm (rotācijas ass), un cilvēks iedarbojas ar spēku FH = 80 N, 10 cm attālumā no rotācijas ass.
Šādos apstākļos var teikt, ka:
a) durvis grieztos aizvēršanas virzienā.
b) durvis grieztos atvēršanas virzienā.
c) durvis negriežas nevienā virzienā.
d) vīrieša durvīm pieliktā momenta vērtība ir lielāka par zēna pieliktā momenta vērtību.
e) durvis grieztos aizvērtā virzienā, jo vīrieša masa ir lielāka par zēna masu.
Izšķirtspēja:
B alternatīva. Durvis grieztos atvēršanas virzienā. Lai to izdarītu, vienkārši aprēķiniet vīrieša griezes momentu, izmantojot formulu:
\(τ_h=r\cdot F\)
\(τ_h=0,1\cdot80\)
\(τ_h=8N\cdot m\)
Un zēna griezes moments:
\(τ_m=r\cdot F\)
\(τ_m=2\cdot 5\)
\(τ_m=10N\cdot m\)
Tātad, jūs varat redzēt, ka zēna griezes moments ir lielāks par vīrieša griezes momentu, tāpēc durvis atveras.
02) (Enem) Eksperimentā skolotājs ienesa klasē rīsu maisu, trīsstūrveida koka gabalu un cilindrisku un viendabīgu dzelzs stieni. Viņš ierosināja izmērīt stieņa masu, izmantojot šos objektus. Par to skolēni veica atzīmes uz stieņa, sadalot to astoņās vienādās daļās un pēc tam atbalstot trīsstūrveida pamatne ar rīsu maisiņu, kas karājas vienā no tā galiem, līdz tiek sasniegts līdzsvars.
Kāda bija studentu iegūtā stieņa masa šajā situācijā?
a) 3,00 kg
b) 3,75 kg
c) 5,00 kg
d) 6,00 kg
e) 15,00 kg
Izšķirtspēja:
E alternatīva. Mēs aprēķināsim studentu iegūto stieņa masu, izmantojot sviras formulu, kurā salīdzinām spēcīgo spēku ar pretestības spēku:
\(F_p\cdot d_p=F_r\cdot d_r\)
Spēks, ko iedarbojas rīsi, ir tas, kas pretojas stieņa kustībai, tāpēc:
\(F_p\cdot d_p=F_{rice}\cdot d_{rice}\)
Spēks, kas iedarbojas uz rīsiem, un spēcīgais spēks ir svara spēks, tātad:
\(P_p\cdot d_p=P_{rīsi}\cdot d_{rīsi}\)
\(m_pg\cdot d_p=m_{rice}\cdot g\cdot d_{rice}\)
\(m_p\cdot10\cdot1=5\cdot10\cdot3\)
\(m_p\cdot10=150\)
\(m_p=\frac{150}{10}\)
\(m_p=15 kg\)
Avoti
HALLIDAY, Dāvids; RESNIKS, Roberts; VOKERS, Džārla. Fizikas pamati: Mehānika.8. ed. Riodežaneiro, RJ: LTC, 2009.
NUSSENZVEIGS, Herčs Moiss. fizikas pamatkurss: Mehānika (sēj. 1). 5 ed. Tātad Paulo: Blucher, 2015.
