Statikk: hva det er, applikasjoner, konsepter, formler

EN statisk og innen klassisk mekanikk ansvarlig for å studere systemer av partikler eller stive legemer i en tilstand av likevekt. I dette området studerer vi begreper som massesenter, dreiemoment, vinkelmomentum, spak og balanse.

Les også: Kinematikk - område av mekanikk som studerer bevegelser av kropper

oppsummering om statisk

• Studiet av statikk muliggjør konstruksjon og stabilitet av bygninger, broer, biler, monumenter, vipper og mye mer.
• I statikk studeres begrepene og anvendelsene av massesenter, balanse, spak, dreiemoment, vinkelmomentum.
• Massesenteret beregnes gjennom det aritmetiske gjennomsnittet av massen til partiklene og deres posisjoner i systemet.
• Dreiemoment beregnes som produktet av kraften som produseres, spaken og vinkelen mellom avstanden og kraften.
• Vinkelmomentum beregnes som produktet av objektets avstand fra rotasjonsaksen, den lineære impulsen og vinkelen mellom avstanden og den lineære impulsen.

Hva studerer statikk?

De statiske studiene stive legemer eller partikler i ro

, være statisk, fordi deres krefter og øyeblikk opphever hverandre i alle retninger, provosere balansen, med

 dette kan vi bestemme de indre kreftene som er på dette systemet.

Hva er statisk for?

Studiet av statikk er bredt brukes i bygging av broer, bygninger, hus, møbler, biler, dører, vinduer, til slutt, alt som trenger balanse. O studie av spaker lar deg forstå og produsere trillebårer, hammere, nøtteknekkere, eltekroker, fiskestenger, vipper og mye mer. I tillegg gjør studiet av vinkelmoment det mulig å forbedre svingene til skatere, sykkelhjul og svingstoler.

Se også: Hva er begrepet styrke?

Viktige statiske begreper

• Massesenter: Det er punktet der all massen til et fysisk system eller partikkel akkumuleres. Det er ikke alltid i kroppen, som i tilfellet med en ring, der dens
• massesenteret er i sentrum, der det ikke er noe materiale. For å lære mer om dette konseptet, klikk her.
• Balansere: er situasjonen der summen av alle krefter og momenter på et legeme er null, og holder kroppen uendret.
• Spak: Det er en enkel maskin som er i stand til å forenkle utførelsen av en oppgave, og kan være interfixed, interpotent og inter-resistant.
  • EN spakinterfix den har støttepunktet mellom den potente kraften og den motstandskraften, som tilfellet er med saks, tang, vippe og hammer.
  • EN spakinterresistent den har motstandskraften mellom den potente kraften og dreiepunktet, slik tilfellet er med nøtteknekkeren, flaskeåpneren, trillebåren.
  • EN spakinterpotent den har den kraftige kraften mellom den motstandsdyktige kraften og støttepunktet, som tilfellet er med pinsett, negleklippere, noen kroppsbyggingsøvelser.

Ulike typer spak.

• Dreiemoment: også kalt kraftmoment, er en fysisk størrelse som oppstår når vi påfører en kraft på en kropp som er i stand til å rotere, snu, som å åpne en svingdør. Lær mer om dette konseptet ved å klikke her.
• Vinkelmoment: Det er en fysisk størrelse som informerer om mengden bevegelse av kropper som roterer, roterer eller lager kurver.

Hovedformler for statikk

→ Formler for massesenter

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

Det er

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

x_cm er posisjonen til massesenteret til partikkelsystemet på den horisontale aksen.

y_cm er posisjonen til massesenteret til partikkelsystemet på den vertikale aksen.

m₁, m₂ Det er m₃ er massene til partiklene.

x₁, x₂ Det er x₃ er posisjonene til partiklene på den horisontale aksen.

y₁, y₂ Det er y₃ er posisjonene til partiklene på den vertikale aksen.

→ Spakformel

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

F_P er den potente kraften, målt i Newton [N].

d_P er avstanden til den potente kraften, målt i meter [m].

F_r er motstandskraften, målt i Newton [N].

d_r er avstanden til motstandskraften, målt i meter [m].

→ Momentformler

\(τ=r\cdot F\cdot sinθ\)

τ er dreiemomentet som produseres, målt i N∙m.

r er avstanden fra rotasjonsaksen, også kalt spakarmen, målt i meter [m].

F er kraften som produseres, målt i Newton [Nei].

θ er vinkelen mellom avstanden og kraften, målt i grader [°].

Når vinkelen er 90º, kan dreiemomentformelen representeres av:

\(τ=r\cdot F\)

τ er dreiemomentet som produseres, målt i [N∙m].

r er avstanden fra rotasjonsaksen, også kalt spakarmen, målt i meter [m].

F er kraften som produseres, målt i Newton [Nei].

→ Vinkelmomentformel

\(L=r\cdot p\cdot sinθ\)

L er vinkelmomentet, målt i [kg∙m^2/s].

r er avstanden mellom objektet og rotasjonsaksen eller radiusen, målt i meter [m].

P er det lineære momentumet, målt i [kg∙m/s].

θ er vinkelen mellom r Det er Q, målt i grader [°].

Vite mer: Hydrostatikk - gren av fysikk som studerer væsker under forhold med statisk likevekt

Løste øvelser om statikk

01) (UFRRJ-RJ) I figuren nedenfor, anta at gutten skyver døren med en kraft F_m = 5 N, som virker i en avstand på 2 m fra hengslene (rotasjonsaksen), og at mannen utøver en kraft F_H = 80 N, i en avstand på 10 cm fra rotasjonsaksen.

Under disse forholdene kan det sies at:

a) døren vil dreie i retning av å bli lukket.

b) døren vil dreie seg i retning av å bli åpnet.

c) døren roterer ikke i noen retning.

d) verdien av øyeblikket brukt på døren av mannen er større enn verdien av øyeblikket brukt av gutten.

e) døren vil snu i retning av å bli lukket, fordi massen til mannen er større enn massen til gutten.

Vedtak:

Alternativ B. Døren ville snu seg i retning av å bli åpnet. For å gjøre dette, bare beregne dreiemomentet til mannen, gjennom formelen:

\(τ_h=r\cdot F\)

\(τ_h=0.1\cdot80\)

\(τ_h=8N\cdot m\)

Og guttens dreiemoment:

\(τ_m=r\cdot F\)

\(τ_m=2\cdot 5\)

\(τ_m=10N\cdot m\)

Så du kan se at guttens dreiemoment er større enn mannens dreiemoment, så døren åpner seg.

02) (Enem) I et eksperiment tok en lærer med til klasserommet en pose med ris, et trekantet trestykke og en sylindrisk og homogen jernstang. Han foreslo at de skulle måle stangens masse ved å bruke disse gjenstandene. For dette laget elevene merker på stangen, delte den i åtte like deler, og støttet den deretter på den trekantede basen, med posen med ris hengende fra en av endene, til likevekt er nådd.

I denne situasjonen, hva var massen til stangen oppnådd av elevene?

a) 3,00 kg

b) 3,75 kg

c) 5,00 kg

d) 6,00 kg

e) 15,00 kg

Vedtak:

E alternativ. Vi vil beregne massen til stangen oppnådd av elevene, gjennom formelen til spaken, der vi sammenligner den potente kraften med den motstandskraftige kraften:

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

Kraften som risen utøver er det som motstår bevegelsen til stangen, så:

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

Kraften som virker på risen og den potente kraften er vektkraften, så:

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

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

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

\(m_p\cdot10=150\)

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

\(m_p=15 kg\)

Kilder

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Grunnleggende om fysikk: Mekanikk.8. utg. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.

NUSSENZVEIG, Herch Moyses. grunnleggende fysikkkurs: Mekanikk (vol. 1). 5 utg. Så Paulo: Blucher, 2015.