A static si domeniul mecanicii clasice responsabil cu studierea sistemelor de particule sau corpuri rigide în stare de echilibru. În acest domeniu studiem concepte precum centrul de masă, cuplul, momentul unghiular, pârghia și echilibrul.
Citeste si: Cinematică - domeniu a mecanicii care studiază mișcarea corpurilor
Subiectele acestui articol
- 1 - Rezumat despre statică
- 2 - Ce studiază statica?
- 3 - Pentru ce se folosește statica?
- 4 - Concepte importante de statică
-
5 - Principalele formule statice
- → Formulele centrului de masă
- → Formula pârghiei
- → Formule de cuplu
- → Formula momentului unghiular
- 6 - Exercitii rezolvate de statica
rezumat despre statică
- Studiul staticii face posibilă construcția și stabilitatea clădirilor, podurilor, automobile, monumentelor, balansoarelor și multe altele.
- În statică, sunt studiate conceptele și aplicațiile de centru de masă, echilibru, pârghie, cuplu, moment unghiular.
- Centrul de masă este calculat prin media aritmetică a masei particulelor și a pozițiilor acestora în sistem.
- Cuplul este calculat ca produsul dintre forța produsă, brațul de pârghie și unghiul dintre distanță și forță.
- Momentul unghiular este calculat ca produsul dintre distanța obiectului față de axa de rotație, momentul liniar și unghiul dintre distanță și momentul liniar.
Ce studiază statica?
Studiile statice corpuri rigide sau particule în repaus, fiind static, pentru că forțele și momentele lor se anulează reciproc în toate direcțiile, provocând echilibrul, cu
aceasta putem determina forțele interne care sunt pe acest sistem.
Nu te opri acum... Mai sunt dupa publicitate ;)
Pentru ce este static?
Studiul staticii este larg aplicat in constructia de poduri, cladiri, case, mobilier, automobile, usi, ferestre, în cele din urmă, tot ceea ce are nevoie de echilibru. O studiul pârghiilor vă permite să înțelegeți și să fabricați roabe, ciocane, spărgătoare de nuci, cârlige pentru aluat, undițe, balansoare și multe altele. În plus, studiul momentului unghiular face posibilă îmbunătățirea virajelor patinatorilor, roților de biciclete și scaunelor pivotante.
Vezi si: Care este conceptul de putere?
Concepte statice importante
- Centrul de masă: Este punctul în care se acumulează toată masa unui sistem fizic sau a unei particule. Nu este întotdeauna în corp, ca în cazul unui inel, în care este
- centrul de masă este în centru, unde nu există material. Pentru a afla mai multe despre acest concept, faceți clic Aici.
- Echilibru: este situația în care suma tuturor forțelor și momentelor de pe un corp este zero, păstrând corpul neschimbat.
-
Pârghie: Este o mașină simplă capabilă să simplifice execuția unei sarcini și poate fi interfixată, interpotentă și interrezistentă.
- A pârghieinterfix are punctul de sprijin între forța puternică și forța rezistentă, cum este cazul foarfecelor, cleștilor, balansoarului și ciocanului.
- A pârghieinterrezistente are forța rezistentă între forța puternică și punct de sprijin, așa cum este cazul spărgătorul de nuci, deschizătorul de sticle, roaba.
- A pârghieinterpotente are forța puternică între forța rezistentă și punct de sprijin, așa cum este cazul pensetei, tăietorilor de unghii, unor exerciții de culturism.
- Cuplu: numit și moment al forței, este o mărime fizică care apare atunci când aplicăm o forță asupra unui corp capabil să se rotească, să se rotească, precum deschiderea unei uși rotative. Aflați mai multe despre acest concept făcând clic Aici.
- Moment unghiular: Este o mărime fizică care informează despre cantitatea de mișcare a corpurilor care se rotesc, se rotesc sau fac curbe.
Principalele formule ale staticii
→ Formulele centrului de masă
\(X_{CM}=\frac{m_1\cdot x_1+m_2\cdot x_2 +m_3\cdot x_3}{m_1+m_2+m_3 }\)
Este
\(Y_{CM}=\frac{m_1\cdot y_1+m_2\cdot y_2 +m_3\cdot y_3}{m_1+m_2+m_3 }\)
Xcm este poziția centrului de masă al sistemului de particule pe axa orizontală.
ycm este poziția centrului de masă al sistemului de particule pe axa verticală.
m1, m2 Este m3 sunt masele particulelor.
X1, X2 Este X3 sunt pozițiile particulelor pe axa orizontală.
y1, y2 Este y3 sunt pozițiile particulelor pe axa verticală.
→ Formula pârghiei
\(F_p\cdot d_p=F_r\cdot d_r\)
FP este forța puternică, măsurată în Newton [N].
dP este distanța forței puternice, măsurată în metri [m].
Fr este forța de rezistență, măsurată în Newton [N].
dr este distanța forței rezistente, măsurată în metri [m].
→ Formule de cuplu
\(τ=r\cdot F\cdot sinθ\)
τ este cuplul produs, măsurat în N∙m.
r este distanța față de axa de rotație, numită și brațul de pârghie, măsurată în metri [m].
F este forța produsă, măsurată în Newton [Nu].
θ este unghiul dintre distanță și forță, măsurat în grade [°].
Când unghiul este de 90º, formula cuplului poate fi reprezentată prin:
\(τ=r\cdot F\)
τ este cuplul produs, măsurat în [N∙m].
r este distanța față de axa de rotație, numită și brațul de pârghie, măsurată în metri [m].
F este forța produsă, măsurată în Newton [Nu].
→ Formula momentului unghiular
\(L=r\cdot p\cdot sinθ\)
L este momentul unghiular, măsurat în [kg∙m2/s].
r este distanța dintre obiect și axa de rotație sau rază, măsurată în metri [m].
P este impulsul liniar, măsurat în [kg∙m/s].
θ este unghiul dintre r Este Q, măsurată în grade [°].
Aflați mai multe: Hidrostatică - ramură a fizicii care studiază fluidele în condiții de echilibru static
Exercitii rezolvate de statica
01) (UFRRJ-RJ) În figura de mai jos, să presupunem că băiatul împinge ușa cu o forță Fm = 5 N, acționând la o distanță de 2 m de balamale (axa de rotație), și că omul exercită o forță FH = 80 N, la o distanță de 10 cm de axa de rotație.
În aceste condiții, se poate afirma că:
a) ușa s-ar întoarce în direcția de a fi închisă.
b) ușa s-ar întoarce în direcția de deschidere.
c) ușa nu se rotește în niciun sens.
d) valoarea momentului aplicat ușii de către bărbat este mai mare decât valoarea momentului aplicat de băiat.
e) ușa s-ar întoarce în direcția de a fi închisă, deoarece masa bărbatului este mai mare decât masa băiatului.
Rezoluţie:
Alternativa B. Ușa s-ar întoarce în direcția de deschidere. Pentru a face acest lucru, trebuie doar să calculați cuplul omului, prin formula:
\(τ_h=r\cdot F\)
\(τ_h=0,1\cdot80\)
\(τ_h=8N\cdot m\)
Și băiatul cuplează:
\(τ_m=r\cdot F\)
\(τ_m=2\cdot 5\)
\(τ_m=10N\cdot m\)
Deci, puteți vedea că cuplul băiatului este mai mare decât cuplul bărbatului, așa că ușa se deschide.
02) (Enem) Într-un experiment, un profesor a dus în clasă o pungă de orez, o bucată de lemn triunghiulară și o bară de fier cilindrică și omogenă. El a propus să măsoare masa barei folosind aceste obiecte. Pentru aceasta, elevii au făcut semne pe bară, împărțind-o în opt părți egale, apoi susținând-o pe baza triunghiulară, cu punga de orez atârnând de unul dintre capete, până la atingerea echilibrului.
În această situație, care a fost masa barei obținute de elevi?
a) 3,00 kg
b) 3,75 kg
c) 5,00 kg
d) 6,00 kg
e) 15,00 kg
Rezoluţie:
E alternativă. Vom calcula masa barei obținute de elevi, prin formula pârghiei, în care comparăm forța puternică cu forța rezistentă:
\(F_p\cdot d_p=F_r\cdot d_r\)
Forța pe care o exercită orezul este cea care rezistă mișcării batonului, deci:
\(F_p\cdot d_p=F_{orez}\cdot d_{orez}\)
Forța care acționează asupra orezului și forța puternică este forța de greutate, deci:
\(P_p\cdot d_p=P_{orez}\cdot d_{orez}\)
\(m_pg\cdot d_p=m_{orez}\cdot g\cdot d_{orez}\)
\(m_p\cdot10\cdot1=5\cdot10\cdot3\)
\(m_p\cdot10=150\)
\(m_p=\frac{150}{10}\)
\(m_p=15 kg\)
Surse
HALLDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentele fizicii: Mecanica.8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.
NUSSENZVEIG, Herch Moyses. curs de fizică de bază: Mecanica (vol. 1). 5 ed. So Paulo: Blucher, 2015.
Faceți clic și aflați despre funcționarea, utilizările și tipurile de pârghii.
Înțelegeți definiția centrului de masă, cum este calculat și de ce este important să-l cunoașteți.
Știți ce este echilibrul static? Cunoașteți diferitele tipuri de echilibru, înțelegeți condițiile de echilibru și consultați exercițiile rezolvate pe această temă.
Știi ce este puterea? Înțelegeți conceptul, verificați formulele folosite pentru diferite tipuri de forță și vedeți care este relația dintre forțe și legile lui Newton.
Înțelege legile lui Newton și verifică câteva exemple rezolvate, precum și exerciții pe acest subiect care au căzut asupra Enemului.
Faceți clic aici, aflați ce studiază mecanica clasică și aflați despre domeniile sale principale. Află, de asemenea, cât de important este.
Extindeți-vă cunoștințele despre cuplu, o mărime vectorială legată de mișcarea de rotație. Vezi conceptul, unitatea, formula și exercițiile rezolvate!
Știi ce este munca? Înțelegeți definiția muncii, aflați cum este posibil să o calculați și cunoașteți teorema care leagă munca de modificarea energiei cinetice.
