Στο προηγούμενο μάθημα φυσικής, μελετήσαμε τα θέματα της δυναμικής των σωματιδίων και της περιστροφικής δυναμικής . Στη δυναμική των σωματιδίων, μελετήσαμε σωματίδια σε μεταφορική κίνηση ( ευθύγραμμη κίνηση , κυκλική κίνηση , παραβολική κίνηση ). Στη περιστροφική δυναμική, μελετήσαμε περιστρεφόμενα άκαμπτα σώματα. Σε αυτό το θέμα, μελετήσαμε αντικείμενα σε ισορροπία. Υπάρχουν δύο τύποι ισορροπίας, η στατική ισορροπία και η δυναμική ισορροπία. Σύμφωνα με τον πρώτο νόμο του Νεύτωνα, ένα αντικείμενο βρίσκεται σε στατική ισορροπία εάν το αντικείμενο είναι σε ηρεμία και ένα αντικείμενο βρίσκεται σε δυναμική ισορροπία εάν το αντικείμενο κινείται με σταθερή ταχύτητα. Αυτή η εργασία εστιάζει περισσότερο στη συζήτηση της στατικής ισορροπίας (στάσιμα αντικείμενα).
Η έννοια της ισορροπίας ενός άκαμπτου σώματος είναι μια πολύ σημαντική βασική γνώση και έχει πολλές εφαρμογές στην καθημερινή ζωή, ειδικά στον τομέα της μηχανικής. Η κατανόηση και ο υπολογισμός των δυνάμεων που ασκούνται σε ένα αντικείμενο σε κατάσταση στατικής ισορροπίας είναι πολύ σημαντικός, ειδικά για τους τεχνικούς εμπειρογνώμονες (αρχιτέκτονες ή μηχανικούς). Κατά το σχεδιασμό κάποιου πράγματος, είτε πρόκειται για κτίριο, γέφυρα, όχημα κ.λπ., οι αρχιτέκτονες ή οι μηχανικοί υπολογίζουν επίσης προσεκτικά εάν η δομή ενός κτιρίου, οχήματος, γέφυρας κ.λπ. είναι σε θέση να αντέξει τις δυνάμεις που ασκούνται σε αυτό, ώστε να μην καταρρεύσει.
Παράδειγμα προβλημάτων
1. Σκεφτείτε την ακόλουθη εικόνα! Μια ράβδος 1,5 κιλών είναι αρθρωμένη κάθετα στον τοίχο στο ένα άκρο και ένα φανάρι είναι κρεμασμένο σε μια ορισμένη απόσταση από τον μεντεσέ. Η τάση στο σχοινί για να διατηρείται η ράβδος σε ισορροπία είναι…
Συζήτηση
Είναι γνωστό:
Μάζα φορτίου (m 1 ) = 2 kg
Μάζα της ράβδου (m2 ) = 1,5 kg
Επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (g) = 10 m/ s²
Βάρος φορτίου (w1) = (2)(10) = 20 Νιούτον
Βάρος ράβδου (w² ) = (1,5)(10) = 15 N
Ερώτηση: Το μέγεθος της τάσης στο σχοινί έτσι ώστε η ράβδος να βρίσκεται σε ισορροπία
Τζαβάμπ:
Το μήκος του σχοινιού υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον Πυθαγόρειο τύπο:
Υπολογίστε τη δύναμη εφελκυσμού του σχοινιού (T ):
Επιλέξτε τον άξονα περιστροφής στην άρθρωση. Λάβετε υπόψη τη ροπή δύναμης που ασκείται στη ράβδο.
Στιγμή Δύναμης 1:
τ 1 = w 2 r 2 = (15 N) (0,4 m) = -6 Nm
Η ροπή δύναμης 1 προκαλεί την περιστροφή της ράβδου δεξιόστροφα, έτσι ώστε η ροπή δύναμης 1 να έχει αρνητικό πρόσημο.
Στιγμή Δύναμης 2:
τ 2 = w 1 r 1 = (20 N) (0,6 m) = -12 Nm
Η ροπή δύναμης 2 προκαλεί την περιστροφή της ράβδου δεξιόστροφα, έτσι ώστε η ροπή δύναμης 1 να έχει αρνητικό πρόσημο.
Στιγμή Δύναμης 3:
τ 3 = T r 3 sin θ = (T)(0,8)(0,6/1) = 0,48T
Η ροπή δύναμης 3 προκαλεί την περιστροφή της ράβδου αριστερόστροφα, έτσι ώστε η ροπή δύναμης 3 να έχει θετικό πρόσημο.
Για να είναι το σύστημα ακίνητο, η συνισταμένη ροπή δύναμης ( Στ) = 0
Στ = 0
τ1 + τ2 + τ3 = 0
– 6 – 12 + 0,48T = 0
– 18 + 0,48T = 0
0,48T = 18
Τ = 18/ 0,48
T = 37,5 Νιούτον
Πηγή ερώτησης:
Ερωτήσεις Φυσικής για Πανελλαδικές Εξετάσεις Λυκείου/Επαγγελματικού Λυκείου
