A statisch en de gebied van de klassieke mechanica verantwoordelijk voor het bestuderen van systemen van deeltjes of starre lichamen in een evenwichtstoestand. In dit gebied bestuderen we concepten zoals het zwaartepunt, koppel, impulsmoment, hefboom en balans.
Lees ook: Kinematica - gebied van mechanica dat de beweging van lichamen bestudeert
samenvatting over statisch
- De studie van statica maakt de constructie en stabiliteit van gebouwen, bruggen, auto's, monumenten, wippen en nog veel meer mogelijk.
- In de statica worden de concepten en toepassingen van zwaartepunt, balans, hefboom, koppel, impulsmoment bestudeerd.
- Het massamiddelpunt wordt berekend door het rekenkundig gemiddelde van de massa van de deeltjes en hun posities in het systeem.
- Koppel wordt berekend als het product van de geproduceerde kracht, de hefboomarm en de hoek tussen de afstand en de kracht.
- Impulsmoment wordt berekend als het product van de afstand van het object tot de rotatieas, het lineaire momentum en de hoek tussen de afstand en het lineaire momentum.
Wat bestudeert de statica?
De statische studies starre lichamen of deeltjes in rust, statisch zijn, omdat hun krachten en momenten elkaar in alle richtingen opheffen, de balans uitlokken, met
hierdoor kunnen we de interne krachten op dit systeem bepalen.
Waar is statisch voor?
De studie van statica is wijdverspreid toegepast bij de constructie van bruggen, gebouwen, huizen, meubels, auto's, deuren, ramen, eindelijk alles wat balans nodig heeft. O studie van hefbomen stelt u in staat kruiwagens, hamers, notenkrakers, deeghaken, hengels, wippen en nog veel meer te begrijpen en te vervaardigen. Bovendien maakt de studie van impulsmoment het mogelijk om de bochten van skaters, fietswielen en draaistoelen te verbeteren.
Zie ook: Wat is het begrip kracht?
Belangrijke statische concepten
- Zwaartepunt: Het is het punt waarop alle massa van een fysiek systeem of deeltje zich ophoopt. Het zit niet altijd in het lichaam, zoals in het geval van een ring, waarin het zit
- zwaartepunt is in het centrum, waar geen materiaal is. Klik voor meer informatie over dit concept hier.
- Evenwicht: is de situatie waarin de som van alle krachten en momenten op een lichaam nul is, waardoor het lichaam ongewijzigd blijft.
-
Hefboom: Het is een eenvoudige machine die de uitvoering van een taak kan vereenvoudigen en die interfixed, interpotent en interresistent kan zijn.
- A hefboomtussenvoegsel het heeft het steunpunt tussen de krachtige kracht en de weerstandskracht, zoals het geval is bij scharen, tangen, wippen en hamers.
- A hefboominterresistent het heeft de weerstandskracht tussen de krachtige kracht en het draaipunt, zoals het geval is met de notenkraker, flesopener, kruiwagen.
- A hefboominterpotent het heeft de krachtige kracht tussen de weerstandskracht en het draaipunt, zoals het geval is met een pincet, nagelknipper, sommige bodybuilding-oefeningen.
- Koppel: ook wel krachtmoment genoemd, is een fysieke grootheid die optreedt wanneer we een kracht uitoefenen op een lichaam dat kan draaien, draaien, zoals het openen van een draaideur. Lees meer over dit concept door te klikken hier.
- Hoekig moment: Het is een fysieke grootheid die informatie geeft over de hoeveelheid beweging van lichamen die roteren, roteren of bochten maken.
Hoofdformules van de statica
→ Massamiddelpuntformules
\(X_{CM}=\frac{m_1\cdot x_1+m_2\cdot x_2 +m_3\cdot x_3}{m_1+m_2+m_3 }\)
Het is
\(Y_{CM}=\frac{m_1\cdot y_1+m_2\cdot y_2 +m_3\cdot y_3}{m_1+m_2+m_3 }\)
Xcm is de positie van het massamiddelpunt van het deeltjessysteem op de horizontale as.
jcm is de positie van het massamiddelpunt van het deeltjessysteem op de verticale as.
M1, M2 Het is M3 zijn de massa's van de deeltjes.
X1, X2 Het is X3 zijn de posities van de deeltjes op de horizontale as.
j1, j2 Het is j3 zijn de posities van de deeltjes op de verticale as.
→ Hefboomformule
\(F_p\cdot d_p=F_r\cdot d_r\)
FP is de krachtige kracht, gemeten in Newton [N].
DP is de afstand van de krachtige kracht, gemeten in meters [m].
FR is de weerstandskracht, gemeten in Newton [N].
DR is de afstand van de weerstandskracht, gemeten in meters [m].
→ Koppelformules
\(τ=r\cdot F\cdot sinθ\)
τ is het geproduceerde koppel, gemeten in N∙m.
R is de afstand tot de draaias, ook wel de hefboomarm genoemd, gemeten in meters [m].
F is de geproduceerde kracht, gemeten in Newton [Nee].
θ is de hoek tussen de afstand en de kracht, gemeten in graden [°].
Wanneer de hoek 90º is, kan de koppelformule worden weergegeven door:
\(τ=r\cdot F\)
τ is het geproduceerde koppel, gemeten in [N∙m].
R is de afstand tot de draaias, ook wel de hefboomarm genoemd, gemeten in meters [m].
F is de geproduceerde kracht, gemeten in Newton [Nee].
→ Angular Momentum-formule
\(L=r\cdot p\cdot sinθ\)
L is het impulsmoment, gemeten in [kg∙m2/S].
R is de afstand tussen het object en de rotatieas of radius, gemeten in meters [m].
P is het lineaire momentum, gemeten in [kg∙m/s].
θ is de hoek tussen de R Het is Q, gemeten in graden [°].
Meer weten: Hydrostatica - tak van de natuurkunde die vloeistoffen bestudeert onder omstandigheden van statisch evenwicht
Opgeloste oefeningen over statica
01) (UFRRJ-RJ) Stel in de onderstaande figuur dat de jongen met een kracht F tegen de deur duwtM = 5 N, werkend op een afstand van 2 m van de scharnieren (rotatieas), en dat de man een kracht F uitoefentH = 80 N, op een afstand van 10 cm van de rotatie-as.
Onder deze voorwaarden kan gesteld worden dat:
a) de deur zou draaien in de richting van sluiten.
b) de deur zou draaien in de richting van openen.
c) de deur draait in geen enkele richting.
d) de waarde van het moment toegepast op de deur door de man is groter dan de waarde van het moment toegepast door de jongen.
e) de deur zou draaien in de richting van gesloten zijn, omdat de massa van de man groter is dan de massa van de jongen.
Oplossing:
Alternatief B. De deur zou draaien in de richting van openen. Om dit te doen, berekent u gewoon het koppel van de man met de formule:
\(τ_h=r\cdot F\)
\(τ_h=0.1\cdot80\)
\(τ_h=8N\cdot m\)
En het jongenskoppel:
\(τ_m=r\cdot F\)
\(τ_m=2\cdot 5\)
\(τ_m=10N\cdot m\)
Dus je kunt zien dat het koppel van de jongen groter is dan het koppel van de man, dus de deur gaat open.
02) (Enem) In een experiment nam een leraar een zak rijst, een driehoekig stuk hout en een cilindrische en homogene ijzeren staaf mee naar de klas. Hij stelde voor dat ze de massa van de staaf zouden meten met behulp van deze objecten. Hiervoor maakten de studenten markeringen op de balk, verdeelden deze in acht gelijke delen en ondersteunden deze vervolgens de driehoekige basis, met de zak rijst die aan een van de uiteinden hangt, totdat het evenwicht is bereikt.
Wat was in deze situatie de massa van de staaf die de studenten hadden verkregen?
a) 3,00 kg
b) 3,75kg
c) 5,00 kg
d) 6,00 kg
e) 15 kg
Oplossing:
E alternatief. We zullen de massa van de staaf berekenen die de leerlingen hebben verkregen, door middel van de formule van de hefboom, waarin we de krachtige kracht vergelijken met de weerstandskracht:
\(F_p\cdot d_p=F_r\cdot d_r\)
De kracht die de rijst uitoefent is wat de beweging van de reep weerstaat, dus:
\(F_p\cdot d_p=F_{rijst}\cdot d_{rijst}\)
De kracht die op de rijst inwerkt en de krachtige kracht is de gewichtskracht, dus:
\(P_p\cdot d_p=P_{rijst}\cdot d_{rijst}\)
\(m_pg\cdot d_p=m_{rice}\cdot g\cdot d_{rice}\)
\(m_p\cdot10\cdot1=5\cdot10\cdot3\)
\(m_p\cdot10=150\)
\(m_p=\frac{150}{10}\)
\(m_p=15 kg\)
Bronnen
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Grondbeginselen van de natuurkunde: Mechanica.8. red. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.
NUSSENZVEIG, Herch Moyses. basiscursus natuurkunde: Mechanica (vol. 1). 5 uitg. Dus Paulo: Blucher, 2015.