Statisk balans: lösta typer och övningar

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, är föremål för en netto resulterande kraft. 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 återgå 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

F_X - x kraftskomponent

F_y - 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.

Sluta inte nu... Det finns mer efter reklam;)

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.

Stenarna i figuren balanserar, eftersom de är i statisk balans.

Lösta övningar på statisk balans

För att lösa övningar med statisk balans krävs en grundläggande kunskap 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

Respons: 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 T_B (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 upphängd i balans av 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 accelerationen på grund av tyngdkraften 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

Respons: 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

Respons: 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 vridmomentet som produceras av viktkraften, som tenderar att rotera stången i känslaschema.

Beräkningen av den resulterande vridmomenten resulterade i N_B = 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