Balanserestatisk er den tilstanden som den resulterende av krefter og summen av kreftøyeblikkene, eller dreiemomenter, er null. Når de er i statisk likevekt, er kroppene i ro. Til sammen er det to forskjellige typer balanser: stabil, ustabil og likegyldig.
Seogså: Alt du trenger å vite om Newtons lover
Statisk og dynamisk balanse
Før vi begynner, er noen begreper av grunnleggende betydning for oss å forstå denne artikkelen, sjekk dem ut:
- Styrkeresulterende: beregnes gjennom Newtons 2. lov. I likevektstilstanden, er vektorsum av disse kreftene må være null;
- Dreiemoment eller moment av en kraft: det gjelder det dynamiske rotasjonsmidlet, det vil si når et moment som ikke er påført et legeme, vil det ha en tendens til å beskrive en rotasjonsbevegelse.
vi ringer balansere situasjonen der et legeme, utvidet eller punktlig, er underlagt en netto resulterende kraft. På denne måten, og i samsvar med det som er etablert av Newtons første lov, kjent som treghetsloven, en kropp i balanse kan være enten i ro eller i
ensartet rettlinjet bevegelse - situasjoner som kalles henholdsvis statisk likevekt og dynamisk likevekt.Typer av statisk likevekt
- Ustabil balanse: når et legeme gjennomgår en liten forskyvning fra sin likevektsposisjon, uansett hvor liten den er, vil den ha en tendens til å bevege seg lenger og lenger bort fra den stillingen. Se på figuren nedenfor:
- Stabil balanse: når et legeme, fordrevet fra sin balanserte stilling, har en tendens til å gå tilbake til utgangsposisjonen, som i tilfellet vist i denne figuren:
- Balanserelikegyldig: når en kropp, uansett hvor den er plassert, forblir i balanse, sjekk:
vite mer: Oppdag hvordan fotballen buer seg i luften
Balanse mellom materialets punkt og balanse i den utvidede kroppen
Når dimensjonene til et legeme kan overses, som for eksempel i tilfelle en liten partikkel, snakker vi om balansereavResultatmateriale. I disse tilfellene, for at kroppen skal være i balanse, er det nok at summen av kreftene som virker på den er null.
F - styrke
FX - x komponent av krefter
Fy - y komponent av krefter
gjorde - z komponent av krefter
Figuren indikerer at summen av kreftene og summen av komponentene av kreftene i hver retning må være lik null, slik at punktsymmetrilegemet er i statisk likevekt.
Når det ikke er mulig å se bort fra kroppens dimensjoner, som i barer, trekkbroer, støtter, spaker, tannhjul og andre makroskopiske gjenstander, snakker man om balansereavkroppomfattende. For å kunne definere denne typen balanse riktig, er det nødvendig å ta hensyn til avstanden mellom påføringspunktet for en kraft til rotasjonsaksen til disse kropper, med andre ord, tilstanden til statisk eller dynamisk likevekt krever at summen av dreiemomenter (eller momenter) er null, slik det skjer med krefter anvendt.
Ovennevnte forhold indikerer at det i tilfelle et utvidet legeme er nødvendig at summen av krefter og dreiemomenter er null i hver retning.
Løst øvelser på statisk balanse
Å løse statiske balanseøvelser krever grunnleggende kunnskap om sum. vektor og vektor nedbrytning.
Adgangogså: Har du vanskeligheter? Lær hvordan du løser øvelser ved bruk av Newtons lover
Spørsmål 1)(Isul) En boks A, som veier 300 N, er hengt opp av to tau B og C som vist i figuren nedenfor. (Data: sin 30º = 0,5)
Verdien av pull on string B er lik:
a) 150,0 N
b) 259,8 N
c) 346,4 N
d) 600,0 N
Tilbakemelding: Bokstav D
Vedtak:
For å løse denne øvelsen, må vi bruke trigonometri, for å beregne trekk på streng B. For dette er det nødvendig at vi bruker definisjonen av sinus, slik vinkelen dannet mellom strengene er 30º, og sinusformelen indikerer at den kan beregnes ved forholdet mellom motsatt ben og hypotenuse. Se neste figur, i den danner vi en trekant med vektorene TB (trekk i tau B) og vekt (P):
Basert på det må vi gjøre følgende beregning:
Spørsmål 2)(Flekk) En blokk med masse m = 24 kg holdes suspendert i balanse av de uutvidelige og ubetydelige massene L og Q strengene, som vist i følgende figur. Tau L danner en 90 ° vinkel med veggen og tau Q danner en 37 ° vinkel med taket. Med tanke på akselerasjonen på grunn av tyngdekraften lik 10m / s², er verdien av trekkraften som tauet L utøver på veggen:
(Data: cos 37 ° = 0,8 og sin 37 ° = 0,6)
a) 144 N
b) 180 N
c) 192 N
d) 240 N
e) 320 N
Tilbakemelding: Bokstav e
Vedtak:
Først må vi bestemme hva som er verdien av trekkraften som støttes av Q-kabelen, for det bruker vi sinusforholdet, som i forrige øvelse:
Etter at vi har funnet spenningen i ledning Q, må vi beregne komponenten av denne spenningen som blir kansellert av spenningen som utøves av kabel L. Nå skal vi bruke cosinus til vinkelen, siden den horisontale komponenten i kabelen Q er siden ved siden av 37 ° vinkelen, merk:
Spørsmål 3) (uerj) En mann med en masse lik 80 kg er i ro og balansert på et stivt brett på 2,0 m, hvis masse er mye mindre enn en manns. Brettet er plassert horisontalt på to støtter, A og B, i endene, og mannen er 0,2 m fra enden støttet av A. Intensiteten av styrken, i newton, som styret utøver på støtte A tilsvarer:
a) 200
b) 360
c) 400
d) 720
Tilbakemelding: Bokstav D
Vedtak:
Vi laget et diagram slik at du lettere kan se øvelsen, sjekk den:
Ettersom baren som mannen støttes er et omfattende organ, må man ta hensyn til både sumavkrefter som til sumvektorFradreiemomenter som handler på det. Derfor må vi gjøre følgende beregninger:
For å gjøre disse beregningene bruker vi først betingelsen som sier at summen av dreiemomentene må være lik null, deretter multipliserer vi kreftene med deres avstander fra stangens rotasjonsakse (i dette tilfellet velger vi posisjon A). For å bestemme signalene bruker vi signalpositivt for momentene som produserer rotasjoner i følemot klokken, mens signalet negativ ble brukt for momentet produsert av vektkraften, som har en tendens til å rotere stangen i følerute.
Beregningen av den resulterende dreiemomentet resulterte i NB = 80 N, og deretter bruker vi den andre likevektstilstanden. I dette tilfellet sier vi at summen av kreftene som virker på stangen må være null, og vi får en normal reaksjon ved punkt A lik 720N.
Av Rafael Hellerbrock
Fysikklærer
Kilde: Brasilskolen - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/equilibrio-estatico.htm
