Balansstatisk är det tillstånd där resultatet av krafter och summan av krafternas ögonblick, eller vridmoment, är noll. I statisk jämvikt är kropparna i vila. Sammantaget finns det två olika typer av balans: stabil, instabil och likgiltig.
Seockså: Allt du behöver veta om Newtons lagar
Statisk och dynamisk balans
Innan vi börjar är några begrepp av grundläggande betydelse för oss att förstå den här artikeln, kolla in dem:
- Styrkaresulterande: beräknas genom Newtons andra lag. I jämviktsförhållandet är vektorsumma av dessa krafter måste vara noll;
- Moment eller moment av en kraft: det gäller det dynamiska rotationsmedlet, det vill säga när ett vridmoment som inte är noll appliceras på en kropp, kommer det att tendera att beskriva en rotationsrörelse.
vi ringer balans situationen där en kropp, utsträckt eller punktlig, utsätts för en nettoresultatskraft. På detta sätt och i enlighet med vad som fastställs av Newtons första lag, känd som tröghetslagen, en kropp i balans kan vara antingen i vila eller i
enhetlig rätlinjig rörelse - situationer som kallas statisk jämvikt respektive dynamisk jämvikt.Typer av statisk jämvikt
- Instabil balans: när en kropp genomgår en liten förskjutning från sin jämviktsposition, hur liten den än är, kommer den att röra sig längre och längre bort från den positionen. Titta på figuren nedan:
- Stabil balans: när en kropp, förskjuten från sin balanserade position, tenderar att återvända till sin ursprungliga position, som i det fall som visas i denna figur:
- Balanslikgiltig: när en kropp, oavsett var den är placerad, förblir i balans, kontrollera:
veta mer: Upptäck hur fotboll böjer sig i luften
Balans mellan materialets punkt och balans i den utsträckta kroppen
När kroppens dimensioner kan försummas, som i fallet med en liten partikel, till exempel, pratar vi om balansavGöramaterial. I dessa fall räcker det för att kroppen ska vara i balans att summan av de krafter som verkar på den är noll.
F - styrka
FX - x kraftkomponent
Fy - y komponent av krafter
gjorde - z komponent av krafter
Figuren indikerar att summan av krafterna och summan av komponenterna i krafterna i varje riktning måste vara lika med noll, så att punktsymmetri-kroppen är i statisk jämvikt.
När det inte är möjligt att bortse från kroppens dimensioner, som när det gäller stänger, dragbryggor, stöd, spakar, kugghjul och andra makroskopiska föremål, talar man om balansavkroppomfattande. För att korrekt definiera denna typ av balans är det nödvändigt att ta hänsyn till avståndet mellan anbringningspunkten för en kraft till rotationsaxeln för dessa kroppar, med andra ord, villkoret för statisk eller dynamisk jämvikt kräver att summan av vridmoment (eller moment) är noll, som sker med krafter applicerad.
Ovanstående villkor indikerar att i fallet med en utsträckt kropp är det nödvändigt att summan av krafter och vridmoment är noll i varje riktning.
Lösta övningar på statisk balans
Att lösa övningar med statisk balans kräver grundläggande kunskaper om summan. vektor och vektor nedbrytning.
Tillgångockså: Har du svårt? Lär dig hur du löser övningar med Newtons lagar
Fråga 1)(Isul) En låda A, som väger 300 N, är upphängd av två rep B och C som visas i figuren nedan. (Data: sin 30º = 0,5)
Värdet på dragsträngen B är lika med:
a) 150,0 N
b) 259,8 N
c) 346,4 N
d) 600,0 N
Mall: Bokstaven D
Upplösning:
För att lösa denna övning måste vi använda trigonometri, för att beräkna dragningen på sträng B. För detta är det nödvändigt att vi använder definitionen av sinus, eftersom vinkeln som bildas mellan strängarna är 30º, och sinusformeln indikerar att den kan beräknas med förhållandet mellan motsatt sida och hypotenusa. Se nästa figur, i den bildar vi en triangel med vektorerna TB (dra i rep B) och vikt (P):
Baserat på det måste vi göra följande beräkning:
Fråga 2)(Fläck) Ett block med massa m = 24 kg hålls i balans med de osträckbara och försumbara massorna L och Q-strängar, såsom visas i följande figur. Rep L bildar en 90 ° vinkel med väggen och repet Q bildar en 37 ° vinkel med taket. Med tanke på tyngdaccelereringen lika med 10m / s² är värdet på dragkraften som repet L utövar på väggen:
(Data: cos 37 ° = 0,8 och sin 37 ° = 0,6)
a) 144 N
b) 180 N
c) 192 N
d) 240 N
e) 320 N
Mall: Bokstaven e
Upplösning:
Först måste vi bestämma vad som är värdet på dragkraften som stöds av Q-kabeln, för det använder vi sinusförhållandet, som i föregående övning:
När vi har hittat spänningen i ledningen Q måste vi beräkna komponenten i denna spänning som avbryts av den spänning som utövas av kabel L. Nu använder vi vinkelns cosinus, eftersom den horisontella komponenten i dragkabeln Q är sidan intill 37 ° -vinkeln, notera:
Fråga 3) (uerj) En man med en massa lika med 80 kg är i vila och balanserad på ett styvt bräde på 2,0 m, vars massa är mycket mindre än en mans. Brädet är placerat horisontellt på två stöd, A och B, vid dess ändar, och mannen är 0,2 m från änden som stöds av A. Intensiteten av kraften, i newton, som styrelsen utövar på stöd A motsvarar:
a) 200
b) 360
c) 400
d) 720
Mall: Bokstaven D
Upplösning:
Vi gjorde ett diagram så att du kan se övningen lättare, kolla in den:
Eftersom baren som mannen stöds är en omfattande kropp, måste man ta hänsyn till både beloppavkrafter vad gäller beloppvektorFrånvridmoment som agerar på det. Således måste vi göra följande beräkningar:
För att göra dessa beräkningar använder vi först villkoret som säger att summan av vridmomenten måste vara lika med noll, sedan multiplicerar vi krafterna med deras avstånd från stångens rotationsaxel (i det här fallet väljer vi position A). För att bestämma signalerna använder vi signalpositiv för vridmoment som producerar rotationer i känslamoturs, medan signalen negativ användes för det vridmoment som produceras av viktkraften, som tenderar att rotera stången i känslaschema.
Beräkningen av de resulterande vridmomenten resulterade i NB = 80 N, och sedan använder vi det andra jämviktsförhållandet. I det här fallet säger vi att summan av krafterna som verkar på stapeln måste vara noll, och vi får en normal reaktion vid punkt A lika med 720N.
Av Rafael Hellerbrock
Fysiklärare
Källa: Brazil School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/equilibrio-estatico.htm