Eelmises füüsikatunnis uurisime osakeste dünaamikat ja pöörlemisdünaamikat . Osakeste dünaamikas uurisime osakesi translatsioonilises liikumises ( sirgjooneline liikumine , ringliikumine , paraboolne liikumine ). Pöörlemisdünaamikas uurisime pöörlevaid jäiku kehasid. Selles teemas uurisime tasakaalus olevaid objekte. Tasakaalu on kahte tüüpi: staatiline tasakaal ja dünaamiline tasakaal. Newtoni esimese seaduse kohaselt on objekt staatilises tasakaalus, kui objekt on paigal, ja dünaamilises tasakaalus, kui objekt liigub konstantse kiirusega. See artikkel keskendub rohkem staatilise tasakaalu (statsionaarsete objektide) arutelule.
Jäiga keha tasakaalu mõiste on väga oluline põhiteadmine ja sellel on palju rakendusi igapäevaelus, eriti inseneriteaduste valdkonnas. Staatilises tasakaalus olevale objektile mõjuvate jõudude mõistmine ja arvutamine on väga oluline, eriti tehnikaekspertidele (arhitektidele või inseneridele). Millegi projekteerimisel, olgu see siis hoone, sild, sõiduk jne, arvutavad arhitektid või insenerid hoolikalt ka seda, kas hoone, sõiduki, silla jne konstruktsioon on võimeline vastu pidama sellele mõjuvatele jõududele nii, et see ei variseks kokku.
Probleemide näide
1. Vaatleme järgmist pilti! 1,5 kg kaaluv varras on ühest otsast hingedega seina külge risti kinnitatud ja hingest teatud kaugusele ripub latern. Varda tasakaalus hoidmiseks vajalik köie pinge on…
Arutelu
On teada:
Koorma mass (m1 ) = 2 kg
Varda mass (m² ) = 1,5 kg
Raskuskiirendus (g) = 10 m/ s²
Koorma kaal (w1) = (2)(10) = 20 njuutonit
Varda kaal (w² ) = (1,5)(10) = 15 N
Küsimus: Kui suur on köie pinge, et varras oleks tasakaalus?
Vastus:
Köie pikkus arvutatakse Pythagorase valemi abil:
Arvutage köie tõmbejõud (T ):
Valige hinge pöörlemistelg. Arvestage vardale mõjuva jõumomendiga.
Jõumoment 1:
τ 1 = w 2 r 2 = (15 N) (0,4 m) = -6 Nm
Jõumoment 1 paneb varda pöörlema päripäeva, nii et jõumomendil 1 on negatiivne märk.
Jõumoment 2:
τ 2 = w 1 r 1 = (20 N) (0,6 m) = -12 Nm
Jõumoment 2 paneb varda pöörlema päripäeva, nii et jõumomendil 1 on negatiivne märk.
Jõumoment 3:
τ 3 = T r 3 sin θ = (T) (0,8) (0,6/1) = 0,48 T
Jõumoment 3 paneb varda pöörlema vastupäeva, nii et jõumoment 3 on positiivse märgiga.
Selleks, et süsteem oleks paigal, on resultantjõumoment ( Στ) = 0
Στ = 0
τ1 + τ2 + τ3 = 0
– 6 – 12 + 0,48T = 0
– 18 + 0,48T = 0
0,48T = 18
T = 18/ 0,48
T = 20 000 njuutonit
Küsimuse allikas:
Füüsika riikliku eksami küsimused gümnaasiumile/kutsekoolile
