V predchádzajúcej hodine fyziky sa preberala hlavná téma. dynamika častíc dan rotačná dynamikaV dynamike častíc študujeme častice v translačnom pohybe (priamy pohyb, kruhový pohyb, parabolický pohyb). V rotačnej dynamike študujeme rotujúce tuhé telesá. V tejto téme študujeme objekty v rovnováhe. Existujú dva typy rovnováhy: statická rovnováha a dynamická rovnováha. Podľa prvého Newtonovho zákona je objekt v statickej rovnováhe, ak je v pokoji, a objekt je v dynamickej rovnováhe, ak sa pohybuje konštantnou rýchlosťou. Táto práca sa viac zameriava na diskusiu o statickej rovnováhe (objekty v pokoji).
Konsep rovnováha tuhého telesa je veľmi dôležitá základná znalosť a má mnoho aplikácií v každodennom živote, najmä v oblasti inžinierstva. Pochopenie a výpočet síl pôsobiacich na objekty v stave statickej rovnováhy je veľmi dôležité, najmä pre technických odborníkov (architektov alebo inžinierov). Pri navrhovaní niečoho, či už budovy, mosta, vozidla atď., architekti alebo inžinieri tiež starostlivo vypočítavajú, či je konštrukcia budovy, vozidla, mosta atď. schopná odolať silám, ktoré na ňu pôsobia, aby sa nezrútila.
Príklad problémov
1. Predstavte si nasledujúci obrázok! Tyč s hmotnosťou 1,5 kg je na jednom konci zavesená kolmo na stenu a v určitej vzdialenosti od pántu je zavesená lampa. Napätie v lane, ktoré udržuje tyč v rovnováhe, je…
Diskusia
Je známe:
Hmotnosť nákladu (m1) = 2 kg
Hmotnosť tyče (m2) = 1,5 kg
Zrýchlenie v dôsledku gravitácie (g) = 10 m/s2
Hmotnosť nákladu (w)1) = (2)(10) = 20 Newtonov
Hmotnosť tyče (w)2) = (1,5)(10) = 15 N
Opýtal sa: Veľkosť napätia v lane, aby bola tyč v rovnováhe
Džaváb:
Dĺžka lana sa vypočíta pomocou Pytagorovho vzorca:
Vypočítajte napínaciu silu lana (T):
Vyberte os otáčania v pánte. Uvažujte moment sily pôsobiacej na tyč.
Moment sily 1:
τ1 = ž2 r2 = (15 N)(0,4 m) = -6 Nm
Moment sily 1 spôsobí, že sa tyč otáča v smere hodinových ručičiek, takže moment sily 1 má záporné znamienko.
Moment sily 2:
τ2 = ž1 r1 = (20 N)(0,6 m) = -12 Nm
Moment sily 2 spôsobí, že sa tyč otáča v smere hodinových ručičiek, takže moment sily 1 má záporné znamienko.
Moment sily 3:
τ3 = Tr3 hriech θ = (T)(0,8)(0,6/1) = 0,48T
Moment sily 3 spôsobí, že sa tyč otáča proti smeru hodinových ručičiek, takže moment sily 3 má kladné znamienko.
Aby systém zostal v pokoji, výsledný moment sily (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 = 20 000 Newtonov
Zdroj otázky:
Otázky z fyziky na národnej skúške pre stredné školy/odborné gymnázium
