Az előző fizika órán a részecskedinamikát és a forgásdinamikát tanulmányoztuk . A részecskedinamikában a transzlációs mozgást ( egyenes vonalú mozgás , körmozgás , parabolamozgás ) végző részecskéket vizsgáltuk. A forgásdinamikában a forgó merev testeket vizsgáltuk. Ebben a témában egyensúlyban lévő tárgyakat vizsgáltunk. Kétféle egyensúly létezik, nevezetesen a statikus egyensúly és a dinamikus egyensúly. Newton első törvénye szerint egy tárgy statikus egyensúlyban van, ha nyugalmi állapotban van, és dinamikus egyensúlyban van, ha állandó sebességgel mozog. Ez a cikk inkább a statikus egyensúly (álló tárgyak) tárgyalására összpontosít.
A merev test egyensúlyának fogalma nagyon fontos alapismeret, és számos alkalmazási területe van a mindennapi életben, különösen a mérnöki tudományok területén. A statikus egyensúlyi állapotban lévő tárgyra ható erők megértése és kiszámítása nagyon fontos, különösen a műszaki szakemberek (építészek vagy mérnökök) számára. Valaminek a tervezése során, legyen az épület, híd, jármű stb., az építészek vagy mérnökök azt is gondosan kiszámítják, hogy az épület, jármű, híd stb. szerkezete képes-e ellenállni a rá ható erőknek úgy, hogy ne omoljon össze.
Problémákra példa
1. Vegyük figyelembe a következő képet! Egy 1,5 kg-os rudat az egyik végén merőlegesen rögzítünk egy falhoz, és egy lámpást lógatunk a csuklótól bizonyos távolságra. A kötél feszültsége, amely a rudat egyensúlyban tartja…
Vita
Ismert:
A rakomány tömege (m1 ) = 2 kg
A rúd tömege (m² ) = 1,5 kg
Nehézségi gyorsulás (g) = 10 m/ s²
Teherbírás (w1) = (2)(10) = 20 Newton
Rúd súlya (w² ) = (1,5)(10) = 15 N
Kérdés: Mekkora a kötél feszültsége ahhoz, hogy a rúd egyensúlyban legyen?
Válasz:
A kötél hosszát a Pitagorasz-képlet segítségével számítjuk ki:
Számítsd ki a kötél feszítőerejét (T ):
Válaszd ki a forgástengelyt a csuklópontnál. Tekintsd a rúdra ható erőnyomatékot.
Az erő pillanata 1:
τ 1 = w 2 r 2 = (15 N) (0,4 m) = -6 Nm
Az 1-es erőnyomaték az óramutató járásával megegyező irányba forgatja a rudat, így az 1-es erőnyomaték negatív előjelű.
Az erő pillanata 2:
τ 2 = w 1 r 1 = (20 N) (0,6 m) = -12 Nm
Az 2-es erőnyomaték az óramutató járásával megegyező irányba forgatja a rudat, így az 1-es erőnyomaték negatív előjelű.
Az erő pillanata 3:
τ 3 = T r 3 sin θ = (T) (0,8) (0,6/1) = 0,48 T
Az 3-es erőnyomaték a rudat az óramutató járásával ellentétes irányba forgatja, így az 3-es erőnyomaték pozitív előjelű.
Ahhoz, hogy a rendszer álló legyen, az eredő erőnyomaték ( 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 Newton
Kérdés forrása:
Országos fizika vizsgakérdések középiskolák/szakközépiskolák számára
