U prethodnom satu fizike proučavana je glavna tema. dinamika čestica Dan rotacijska dinamikaU dinamici čestica proučavamo čestice u translacijskom gibanju (ravno kretanje, kružno kretanje, parabolično gibanje). U rotacijskoj dinamici proučavamo rotirajuća kruta tijela. U ovoj temi proučavamo objekte u ravnoteži. Postoje dvije vrste ravnoteže: statička ravnoteža i dinamička ravnoteža. Prema Newtonovom prvom zakonu, objekt je u statičkoj ravnoteži ako miruje, a objekt je u dinamičkoj ravnoteži ako se kreće konstantnom brzinom. Ovaj rad se više fokusira na raspravu o statičkoj ravnoteži (objekti u mirovanju).
Nacrt ravnoteža krutog tijela je vrlo važno osnovno znanje i ima mnogo primjena u svakodnevnom životu, posebno u području inženjerstva. Razumijevanje i izračunavanje sila koje djeluju na objekte u stanju statičke ravnoteže vrlo je važno, posebno za tehničke stručnjake (arhitekte ili inženjere). Prilikom projektiranja nečega, bilo da se radi o zgradi, mostu, vozilu itd., arhitekti ili inženjeri također pažljivo izračunavaju je li konstrukcija zgrade, vozila, mosta itd. u stanju izdržati sile koje na nju djeluju kako se ne bi urušila.
Primjer problema
1. Razmotrite sljedeću sliku! Štap mase 1,5 kg je na jednom kraju okomito pričvršćen na zid, a svjetiljka je obješena na određenoj udaljenosti od šarke. Napetost užeta potrebna za održavanje štapa u ravnoteži je…
Rasprava
Poznato je:
Masa tereta (m1) = 2 kg
Masa štapa (m2) = 1,5 kg
Ubrzanje zbog gravitacije (g) = 10 m/s2
Težina tereta (w1) = (2)(10) = 20 Newtona
Težina šipke (w)2) = (1,5)(10) = 15 N
Pitao/la sam: Veličina napetosti u užetu potrebna za ravnotežu štapa
Džavab:
Duljina užeta izračunava se pomoću pitagorejske formule:
Izračunajte silu napetosti užeta (T):
Odaberite os rotacije na šarniru. Razmotrite moment sile koja djeluje na šipku.
Moment sile 1:
τ1 = w2 r2 = (15 N)(0,4 m) = -6 Nm
Moment sile 1 uzrokuje rotaciju štapa u smjeru kazaljke na satu tako da moment sile 1 ima negativni predznak.
Moment sile 2:
τ2 = w1 r1 = (20 N)(0,6 m) = -12 Nm
Moment sile 2 uzrokuje rotaciju štapa u smjeru kazaljke na satu tako da moment sile 1 ima negativni predznak.
Moment sile 3:
τ3 = Tr3 bez θ = (T)(0,8)(0,6/1) = 0,48T
Moment sile 3 uzrokuje rotaciju štapa u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, tako da moment sile 3 ima pozitivan predznak.
Da bi sustav ostao miran, rezultantni moment sile (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 Newtona
Izvor pitanja:
Pitanja iz fizike za nacionalni ispit za višu srednju školu/srednju strukovnu školu
