I forrige fysikktime studerte vi temaene partikkeldynamikk og rotasjonsdynamikk . I partikkeldynamikk studerte vi partikler i translasjonsbevegelse ( rettlinjet bevegelse , sirkelbevegelse , parabolsk bevegelse ). I rotasjonsdynamikk studerte vi roterende stive legemer. I dette emnet studerte vi objekter i likevekt. Det finnes to typer likevekt, nemlig statisk likevekt og dynamisk likevekt. I følge Newtons første lov er et objekt i statisk likevekt hvis objektet er i ro, og et objekt er i dynamisk likevekt hvis objektet beveger seg med konstant hastighet. Denne artikkelen fokuserer mer på diskusjonen av statisk likevekt (stasjonære objekter).
Konseptet med likevekt mellom stivt legeme er en svært viktig grunnleggende kunnskap og har mange anvendelser i hverdagen, spesielt innen ingeniørfaget. Å forstå og beregne kreftene som virker på et objekt i en statisk likevektstilstand er svært viktig, spesielt for tekniske eksperter (arkitekter eller ingeniører). Når man designer noe, enten det er en bygning, bro, kjøretøy osv., beregner arkitekter eller ingeniører også nøye om konstruksjonen til en bygning, et kjøretøy, en bro osv. er i stand til å motstå kreftene som virker på den, slik at den ikke kollapser.
Eksempel på hva
1. Tenk på følgende bilde! En stang på 1,5 kg er hengslet vinkelrett på veggen i den ene enden, og en lykt henger i en viss avstand fra hengslet. Spenningen i tauet for å holde stangen i likevekt er…
Diskusjon
Det er kjent:
Lastens masse (m³ ) = 2 kg
Stangens masse (m² ) = 1,5 kg
Tyngdekraftakselerasjon (g) = 10 m/ s²
Lastvekt (w1) = (2)(10) = 20 Newton
Stangvekt (w² ) = (1,5)(10) = 15 N
Spørsmål: Størrelsen på spenningen i tauet slik at stangen er i likevekt
Jawab:
Lengden på tauet beregnes ved hjelp av den pythagoreiske formelen:
Beregn tauets strekkraft (T ):
Velg rotasjonsaksen ved hengslet. Vurder kraftmomentet som virker på stangen.
Kraftmoment 1:
τ 1 = w 2 r 2 = (15 N)(0,4 m) = -6 Nm
Kraftmoment 1 får stangen til å rotere med klokken, slik at kraftmoment 1 har et negativt fortegn.
Kraftmoment 2:
τ 2 = w 1 r 1 = (20 N)(0,6 m) = -12 Nm
Kraftmoment 2 får stangen til å rotere med klokken, slik at kraftmoment 1 har et negativt fortegn.
Kraftmoment 3:
τ 3 = T r 3 sin θ = (T)(0,8)(0,6/1) = 0,48T
Kraftmomentet 3 får stangen til å rotere mot klokken slik at kraftmomentet 3 har et positivt fortegn.
For at systemet skal være stasjonært, er det resulterende kraftmomentet ( 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
Kilde for spørsmålet:
Nasjonale eksamensspørsmål i fysikk for videregående skole/yrkesfaglig videregående skole
