Статика: что это такое, приложения, понятия, формулы

А статический и область классической механики отвечает за изучение систем частиц или твердых тел в состоянии равновесия. В этой области мы изучаем такие понятия, как центр масс, крутящий момент, угловой момент, рычаг и равновесие.

Читайте также: Кинематика — область механики, изучающая движение тел.

Темы этой статьи

• 1 - Сводка по статике
• 2 - Что изучает статика?
• 3 - Для чего используется статика?
• 4 - Важные концепции статики
• 5 - Основные статические формулы
  • → Формулы центра масс
  • → Формула рычага
  • → Формулы крутящего момента
  • → Формула углового момента
• 6 - Решаемые упражнения на статику

резюме о статике

• Изучение статики делает возможным строительство и устойчивость зданий, мостов, автомобилей, памятников, качелей и многого другого.
• В статике изучаются понятия и приложения центра масс, баланса, рычага, крутящего момента, момента количества движения.
• Центр масс вычисляется через среднее арифметическое массы частиц и их положения в системе.
• Крутящий момент рассчитывается как произведение создаваемой силы, плеча рычага и угла между расстоянием и силой.
• Угловой момент рассчитывается как произведение расстояния объекта от оси вращения, линейного импульса и угла между расстоянием и линейным импульсом.

Что изучает статика?

Статические исследования твердые тела или частицы в состоянии покоя, быть статичным, потому что их силы и моменты компенсируют друг друга во всех направлениях, провоцирование баланса, с

 это мы можем определить внутренние силы, которые действуют на эту систему.

Не останавливайся сейчас... После рекламы будет больше ;)

Для чего нужна статика?

Изучение статики широко применяется в строительстве мостов, зданий, домов, мебели, автомобилей, дверей, окон, наконец, все, что требует баланса. О изучение рычагов позволяет понять и изготовить тачки, молотки, щелкунчики, крюки для теста, удочки, качели и многое другое. Кроме того, изучение углового момента позволяет улучшить повороты конькобежцев, велосипедных колес и вращающихся кресел.

Смотрите также: Каково понятие силы?

Важные статические концепции

• Центр массы: Это точка, в которой скапливается вся масса физической системы или частицы. Он не всегда находится в корпусе, как в случае с кольцом, в котором его
• центр масс находится в центре, где нет материала. Чтобы узнать больше об этой концепции, нажмите здесь.
• Баланс: это ситуация, в которой сумма всех сил и моментов, действующих на тело, равна нулю, сохраняя тело неизменным.
• Рычаг: Это простая машина, способная упростить выполнение задачи, и может быть взаимосвязанной, взаимодействующей и взаимозащищенной.
  • А рычагинтерфикс он имеет точку опоры между потенциальной силой и силой сопротивления, как в случае ножниц, плоскогубцев, качелей и молотка.
  • А рычагвзаимостойкий у него есть сила сопротивления между потенциальной силой и точкой опоры, как в случае с щелкунчиком, открывалкой для бутылок, тачкой.
  • А рычагвзаимодействующий он имеет мощную силу между силой сопротивления и точкой опоры, как в случае с пинцетом, кусачками для ногтей, некоторыми упражнениями бодибилдинга.

Разные виды рычага.

• Крутящий момент: также называемый моментом силы, представляет собой физическую величину, возникающую, когда мы прикладываем силу к телу, способному вращаться, поворачиваться, подобно открыванию вращающейся двери. Узнайте больше об этой концепции, нажав здесь.
• Угловой момент: Это физическая величина, которая сообщает о количестве движения тел, которые вращаются, вращаются или делают кривые.

Основные формулы статики

→ Формулы центра масс

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

Это

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

Икс_см - положение центра масс системы частиц на горизонтальной оси.

у_см - положение центра масс системы частиц на вертикальной оси.

м₁, м₂ Это м₃ - массы частиц.

Икс₁, Икс₂ Это Икс₃ - положения частиц на горизонтальной оси.

у₁, у₂ Это у₃ - положения частиц на вертикальной оси.

→ Формула рычага

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

Ф_п - потенциальная сила, измеряемая в Ньютонах [Н].

г_п расстояние действия потенциальной силы, измеренное в метрах [м].

Ф_р сила сопротивления, измеренная в ньютонах [Н].

г_р расстояние силы сопротивления, измеренное в метрах [м].

→ Формулы крутящего момента

\(τ=r\cdot F\cdot sinθ\)

τ крутящий момент, измеренный в Н∙м.

р расстояние от оси вращения, также называемое плечом рычага, измеряемое в метрах [м].

Ф это производимая сила, измеренная в Ньютонах [Нет].

θ угол между расстоянием и силой, измеренный в градусах [°].

Когда угол равен 90º, формула крутящего момента может быть представлена ​​следующим образом:

\(τ=r\cdot F\)

τ - создаваемый крутящий момент, измеренный в [Н∙м].

р расстояние от оси вращения, также называемое плечом рычага, измеряемое в метрах [м].

Ф это производимая сила, измеренная в Ньютонах [Нет].

→ Формула углового момента

\(L=r\cdot p\cdot sinθ\)

л угловой момент, измеренный в [кг∙м^2/с].

р расстояние между объектом и осью вращения или радиусом, измеренное в метрах [м].

п линейный импульс, измеренный в [кг∙м/с].

θ это угол между р Это Вопрос, измеряется в градусах [°].

Узнать больше: Гидростатика — раздел физики, изучающий жидкости в условиях статического равновесия.

Решаемые упражнения на статику

01) (UFRRJ-RJ) На рисунке ниже предположим, что мальчик толкает дверь с силой F_м = 5 Н, действующей на расстоянии 2 м от шарниров (оси вращения), и что человек прикладывает силу F_ЧАС = 80 Н, на расстоянии 10 см от оси вращения.

В этих условиях можно констатировать, что:

а) дверь будет поворачиваться в сторону закрытия.

б) дверь будет поворачиваться в сторону открывания.

в) дверь не вращается ни в какую сторону.

г) значение момента, приложенного к двери мужчиной, больше значения момента, приложенного мальчиком.

д) дверь будет поворачиваться в сторону закрытия, потому что масса мужчины больше массы мальчика.

Разрешение:

Альтернатива Б. Дверь будет поворачиваться в сторону открывания. Для этого достаточно рассчитать крутящий момент человека по формуле:

\(τ_h=r\cdot F\)

\(τ_h=0,1\cdot80\)

\(τ_h=8N\cdot м\)

И мальчик крутящий момент:

\(τ_m=r\cdot F\)

\(τ_m=2\cdot 5\)

\(τ_m=10N\cdot м\)

Итак, вы видите, что крутящий момент мальчика больше, чем крутящий момент мужчины, поэтому дверь открывается.

02) (Энем) В ходе эксперимента учитель взял в класс мешок с рисом, треугольный кусок дерева и цилиндрический и однородный железный брусок. Он предложил измерять массу стержня с помощью этих предметов. Для этого ученики делали отметки на перекладине, разделив ее на восемь равных частей, а затем поддерживая ее на треугольное основание с мешком риса, свисающим с одного из его концов, пока не будет достигнуто равновесие.

Какую массу бруска получили в этой ситуации студенты?

а) 3,00 кг

б) 3,75 кг

в) 5,00 кг

г) 6,00 кг

д) 15,00 кг

Разрешение:

альтернатива Е. Рассчитаем массу бруска, полученного учащимися, по формуле рычага, в которой сравним действующую силу с силой сопротивления:

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

Сила, которую оказывает рис, — это то, что сопротивляется движению стержня, поэтому:

\(F_p\cdot d_p=F_{рис}\cdot d_{рис}\)

Сила, действующая на рис, и потенциальная сила - это сила веса, поэтому:

\(P_p\cdot d_p=P_{рис}\cdot d_{рис}\)

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

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

\(m_p\cdot10=150\)

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

\(м_р=15 кг\)

Источники

ХОЛЛИДЕЙ, Дэвид; РЕЗНИК, Роберт; УОКЕР, Джерл. Основы физики: Механика.8. изд. Рио-де-Жанейро, RJ: LTC, 2009.

НУССЕНЦВЕЙГ, Херч Мойзес. базовый курс физики: Механика (т. 1). 5 изд. Со Пауло: Блюхер, 2015.

Нажмите и узнайте об операции, использовании и типах рычагов.

Поймите определение центра масс, как он рассчитывается и почему это важно знать.

Вы знаете, что такое статическое равновесие? Знайте различные типы равновесия, разбирайтесь в условиях равновесия и проверяйте решенные упражнения по этому предмету.

Вы знаете, что такое сила? Поймите концепцию, ознакомьтесь с формулами, используемыми для различных типов сил, и посмотрите, какая связь между силами и законами Ньютона.

Разберитесь в законах Ньютона и ознакомьтесь с некоторыми решенными примерами, а также упражнениями на эту тему, выпавшими на Enem.

Нажмите здесь, узнайте, что изучает классическая механика, и узнайте об ее основных областях. Также узнайте, насколько это важно.

Расширьте свои знания о крутящем моменте, векторной величине, связанной с вращательным движением. Смотрите концепцию, модуль, формулу и упражнения!

Вы знаете, что такое работа? Поймите определение работы, узнайте, как ее можно вычислить, и узнайте теорему, связывающую работу с изменением кинетической энергии.