Ankstesnėje fizikos pamokoje studijavome dalelių dinamiką ir sukimosi dinamiką . Dalelių dinamikoje tyrėme daleles, atliekančias slenkamąjį judėjimą ( tiesiaeilį judėjimą , judėjimą sukamaisiais judesiais , parabolinį judėjimą ). Sukimosi dinamikoje tyrėme besisukančius standžius kūnus. Šioje temoje tyrėme pusiausvyroje esančius objektus. Yra dviejų tipų pusiausvyra: statinė pusiausvyra ir dinaminė pusiausvyra. Pagal pirmąjį Niutono dėsnį, objektas yra statinėje pusiausvyroje, jei jis nejuda, ir dinaminėje pusiausvyroje, jei juda pastoviu greičiu. Šiame straipsnyje daugiau dėmesio skiriama statinės pusiausvyros (stacionarių objektų) aptarimui.
Standžios pusiausvyros sąvoka yra labai svarbios pagrindinės žinios ir turi daug pritaikymų kasdieniame gyvenime, ypač inžinerijos srityje. Jėgų, veikiančių objektą statinės pusiausvyros būsenoje, supratimas ir apskaičiavimas yra labai svarbus, ypač technikos ekspertams (architektams ar inžinieriams). Projektuodami ką nors, nesvarbu, ar tai būtų pastatas, tiltas, transporto priemonė ir pan., architektai ar inžinieriai taip pat kruopščiai apskaičiuoja, ar pastato, transporto priemonės, tilto ir pan. konstrukcija gali atlaikyti ją veikiančias jėgas, kad jis nesugriūtų.
Contoh soal
1. Įsivaizduokite šį paveikslėlį! 1,5 kg sveriantis strypas viename gale pritvirtintas statmenai sienai, o žibintas pakabintas tam tikru atstumu nuo vyrio. Virvės įtempimas, reikalingas strypo pusiausvyrai išlaikyti, yra…
Pembahasanas
Yra žinoma:
Krovinio masė (m1 ) = 2 kg
Strypo masė (m² ) = 1,5 kg
Gravitacijos pagreitis (g) = 10 m/ s²
Krovinio svoris (w1) = (2)(10) = 20 niutonų
Strypo svoris (w² ) = (1,5)(10) = 15 N
Klausimas: Kokio stiprumo virvė turi būti įtempta, kad strypas būtų pusiausvyroje?
Džawabas:
Virvės ilgis apskaičiuojamas pagal Pitagoro formulę:
Apskaičiuokite virvės įtempimo jėgą (T ):
Pasirinkite vyrio sukimosi ašį. Atsižvelkite į strypą veikiantį jėgos momentą.
Jėgos momentas 1:
τ 1 = w 2 r 2 = (15 N) (0,4 m) = -6 Nm
Jėgos momentas 1 priverčia strypą suktis pagal laikrodžio rodyklę, todėl jėgos momentas 1 turi neigiamą ženklą.
Jėgos momentas 2:
τ 2 = w 1 r 1 = (20 N) (0,6 m) = -12 Nm
Jėgos momentas 2 priverčia strypą suktis pagal laikrodžio rodyklę, todėl jėgos momentas 1 turi neigiamą ženklą.
Jėgos momentas 3:
τ 3 = T r 3 sin θ = (T) (0,8) (0,6/1) = 0,48 T
Jėgos momentas 3 priverčia strypą suktis prieš laikrodžio rodyklę, todėl jėgos momentas 3 turi teigiamą ženklą.
Kad sistema būtų nejudanti, atstojamasis jėgos momentas ( 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 niutonų
Klausimo šaltinis:
Nacionalinio fizikos egzamino klausimai vyresniosioms vidurinėms mokykloms / profesinėms mokykloms
