Rovnováhastatický je stav, v ktorom je výslednica sily a súčet momentov síl, príp krútiace momenty, sú neplatné. Keď sú telá v statickej rovnováhe, sú v pokoji. Existujú dva rôzne typy váh: stabilný, nestabilný a ľahostajný.
Pozritiež: Všetko, čo potrebujete vedieť o Newtonových zákonoch
Statická a dynamická rovnováha
Skôr ako začneme, majú niektoré koncepty zásadný význam pre to, aby sme pochopili tento článok, pozrite si ich:
- Silavýsledkom: sa počíta cez Newtonov druhý zákon. V rovnovážnom stave vektorový súčet týchto síl musí byť nula;
- Krútiaci moment alebo moment sily: týka sa to dynamického agenta rotácie, to znamená, že keď je na teleso aplikovaný nenulový krútiaci moment, bude mať tendenciu popisovať rotačný pohyb.
voláme rovnováha situácia, v ktorej je na predĺžený alebo presný orgán vystavená výsledná čistá sila. Týmto spôsobom av súlade s ustanovením Newtonov 1. zákon, známy ako zákon zotrvačnosti, telo v rovnováhe môže byť v pokoji alebo v rovnomerný priamočiary pohyb - situácie, ktoré sa nazývajú statická rovnováha, respektíve dynamická rovnováha.
Druhy statickej rovnováhy
- Nestabilný zostatok: keď telo podstúpi malý posun zo svojej rovnovážnej polohy, nech je akokoľvek malý, bude mať tendenciu sa pohybovať ďalej a ďalej od tejto polohy. Pozrite sa na obrázok nižšie:
- Stabilný zostatok: keď má telo posunuté zo svojej vyváženej polohy tendenciu vrátiť sa do svojej pôvodnej polohy, ako v prípade znázornenom na tomto obrázku:
- Rovnováhaľahostajný: keď je telo bez ohľadu na to, kde je umiestnené, v rovnováhe, skontrolujte:
vedieť viac: Objavte, ako sa futbalová lopta zakrivuje vo vzduchu
Rovnováha hmotného bodu a rovnováha predĺženého tela
Keď je možné zanedbať rozmery tela, hovoríme napríklad o malých časticiach rovnováhazSkóremateriál. V týchto prípadoch, aby bolo telo v rovnováhe, stačí, že súčet síl pôsobiacich na neho je nulový.
F - sila
FX - x zložka síl
Fr - y zložka síl
urobil - z zložka síl
Obrázok naznačuje, že súčet síl a súčet zložiek síl v každom smere sa musí rovnať nule, aby bolo teleso bodovej symetrie v statickej rovnováhe.
Teraz neprestávajte... Po reklame je toho viac;)
Ak nie je možné ignorovať rozmery tela, napríklad v prípade tyčí, padacích mostov, podpier, pák, ozubených kolies a iných makroskopických predmetov, hovorí sa o rovnováhaztelorozsiahly. Pre správne definovanie tohto typu vyváženia je potrebné brať do úvahy vzdialenosť medzi bodom pôsobenia sily na os otáčania týchto inými slovami, podmienka statickej alebo dynamickej rovnováhy vyžaduje, aby súčet krútiacich momentov (alebo momentov) bol nulový, ako to býva pri silách aplikovaný.
Vyššie uvedené podmienky naznačujú, že v prípade predĺženého telesa je potrebné, aby súčet síl a krútiacich momentov bol v každom smere nulový.
Vyriešené cvičenia statickej rovnováhy
Riešenie cvičení statickej rovnováhy si vyžaduje základné vedomosti o súčte. vektor a vektorový rozklad.
Prístuptiež: Máte ťažkosti? Naučte sa, ako riešiť cvičenia pomocou Newtonových zákonov
Otázka 1)(Isul) Krabica A s hmotnosťou 300 N je zavesená na dvoch lanách B a C, ako je znázornené na obrázku nižšie. (Údaje: hriech 30º = 0,5)
Hodnota vytiahnutia za reťazec B sa rovná:
a) 150,0 N
b) 259,8 N
c) 346,4 N
d) 600,0 N
Šablóna: Písmeno D
Rozhodnutie:
Na vyriešenie tohto cvičenia musíme použiť trigonometria, aby bolo možné vypočítať ťahanie za reťazec B. Na to je potrebné, aby sme použili definíciu sínusu, pretože uhol tvorený medzi strunami je 30º a sínusový vzorec naznačuje, že sa dá vypočítať pomerom medzi opačnou stranou a prepona. Pozri ďalší obrázok, na ňom tvoríme trojuholník s vektormi TB (ťah za lano B) a hmotnosť (P):
Na základe toho musíme urobiť nasledujúci výpočet:
Otázka 2)(Speck) Blok s hmotnosťou m = 24 kg sa udržuje v rovnováhe pomocou neroztiahnuteľných a zanedbateľných strún L a Q hmotnosti, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku. Lano L zviera so stenou uhol 90 ° a lano Q so stropom uhol 37 °. Ak vezmeme do úvahy gravitačné zrýchlenie 10 m / s², hodnota ťažnej sily, ktorou lano L pôsobí na stenu, je:
(Údaje: cos 37 ° = 0,8 a hriech 37 ° = 0,6)
a) 144 N
b) 180 N
c) 192 N
d) 240 N
e) 320 N
Šablóna: Písmeno e
Rozhodnutie:
Najprv musíme určiť hodnotu trakcie podporovanej káblom Q, na to použijeme sínusový pomer, ako v predchádzajúcom cvičení:
Potom, čo sme zistili napätie v drôte Q, musíme vypočítať zložku tohto napätia, ktorá sa zruší napätím vyvíjaným káblom L. Teraz použijeme kosínus uhla, pretože vodorovná zložka ťahu za kábel Q je strana susediaca s uhlom 37 °, všimnite si:
Otázka 3) (uerj) Muž s hmotnosťou 80 kg je v pokoji a vyvážený na pevnej doske dlhej 2,0 m, ktorej hmotnosť je oveľa menšia ako hmotnosť človeka. Doska je umiestnená vodorovne na dvoch podperách, A a B, na svojich koncoch a človek je vzdialený 0,2 m od konca podopretého A. Intenzita sily v newtonoch, ktorú doska vyvíja na podporu A, sa rovná:
a) 200
b) 360
c) 400
d) 720
Šablóna: Písmeno D
Rozhodnutie:
Vytvorili sme diagram, aby ste si mohli cvičenie ľahšie prezrieť. Skontrolujte to:
Pretože tyč, na ktorej je muž podopretý, je rozsiahly orgán, treba brať do úvahy obidve súčetzsily ako na súčetvektorOdkrútiace momenty že konajú podľa toho. Musíme teda vykonať nasledujúce výpočty:
Na vykonanie týchto výpočtov najskôr použijeme podmienku, ktorá uvádza, že súčet krútiacich momentov musí byť rovný nule, potom sily vynásobíme ich vzdialenosťami od osi otáčania tyče (v tomto prípade zvolíme polohu A). Na určenie signálov používame signálpozitívne pre krútiace momenty, ktoré spôsobujú rotácie v zmyselproti smeru hodinových ručičiek, zatiaľ čo signál negatívny bol použitý pre krútiaci moment produkovaný váhovou silou, ktorá má tendenciu otáčať tyčkou v zmyselharmonogram.
Výpočet výslednice krútiacich momentov vyústil do NB = 80 N, a potom použijeme druhú rovnovážnu podmienku. V tomto prípade hovoríme, že súčet síl pôsobiacich na prút musí byť nulový a v bode A dostaneme normálnu reakciu rovnú 720N.
Autor: Rafael Hellerbrock
Učiteľ fyziky
