Na lección anterior de física, estudamos os temas da dinámica de partículas e a dinámica de rotación . En dinámica de partículas, estudamos partículas en movemento de translación ( movemento rectilíneo , movemento circular , movemento parabólico ). En dinámica de rotación, estudamos corpos ríxidos en rotación. Neste tema, estudamos obxectos en equilibrio. Hai dous tipos de equilibrio, concretamente o equilibrio estático e o equilibrio dinámico. Segundo a primeira lei de Newton, un obxecto está en equilibrio estático se está en repouso e un obxecto está en equilibrio dinámico se se move a unha velocidade constante. Este artigo céntrase máis na discusión do equilibrio estático (obxectos estacionarios).
O concepto de equilibrio dun corpo ríxido é un coñecemento básico moi importante e ten moitas aplicacións na vida cotiá, especialmente no campo da enxeñaría. Comprender e calcular as forzas que actúan sobre un obxecto nun estado de equilibrio estático é moi importante, especialmente para os expertos técnicos (arquitectos ou enxeñeiros). Ao deseñar algo, xa sexa un edificio, unha ponte, un vehículo, etc., os arquitectos ou enxeñeiros tamén calculan coidadosamente se a estrutura dun edificio, vehículo, ponte, etc., é capaz de soportar as forzas que actúan sobre ela para que non se derrube.
Exemplo de problemas
1. Considera a seguinte imaxe! Unha vara de 1,5 kg está articulada perpendicularmente a unha parede nun extremo e unha lanterna está colgada a unha certa distancia da bisagra. A tensión na corda para manter a vara en equilibrio é...
Discusión
Sábese:
Masa da carga (m1 ) = 2 kg
Masa da vara (m² ) = 1,5 kg
Aceleración da gravidade (g) = 10 m/ s²
Peso da carga (w1) = (2)(10) = 20 Newtons
Peso da barra (w² ) = (1,5)(10) = 15 N
Pregunta: A magnitude da tensión na corda para que a vara estea en equilibrio
Resposta:
A lonxitude da corda calcúlase coa fórmula pitagórica:
Calcula a forza de tensión da corda (T ):
Selecciona o eixo de rotación na bisagra. Considera o momento da forza que actúa sobre a vara.
Momento da Forza 1:
τ 1 = w 2 r 2 = (15 N)(0,4 m) = -6 Nm
O momento da forza 1 fai que a vara xire no sentido das agullas do reloxo, de xeito que o momento da forza 1 ten signo negativo.
Momento da Forza 2:
τ 2 = w 1 r 1 = (20 N)(0,6 m) = -12 Nm
O momento da forza 2 fai que a vara xire no sentido das agullas do reloxo, de xeito que o momento da forza 1 ten signo negativo.
Momento da Forza 3:
τ 3 = T r 3 sen θ = (T)(0,8)(0,6/1) = 0,48T
O momento da forza 3 fai que a vara xire en sentido antihorario, de xeito que o momento da forza 3 teña signo positivo.
Para que o sistema sexa estacionario, o momento resultante da forza ( 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 = 37,5 Newtons
Orixe da pregunta:
Preguntas de física do exame nacional para o bacharelato/instituto profesional
