V predchádzajúcej hodine fyziky sme sa venovali téme dynamiky častíc a rotačnej dynamiky . V dynamike častíc sme študovali častice v translačnom pohybe ( priamočiary pohyb , kruhový pohyb , parabolický pohyb ). V rotačnej dynamike sme študovali rotujúce tuhé telesá. V tejto téme sme študovali objekty v rovnováhe. Existujú dva typy rovnováhy, a to 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 (stacionárne objekty).
Koncept rovnováhy tuhého telesa je veľmi dôležitá základná znalosť a má mnoho aplikácií v každodennom živote, najmä v oblasti inžinierstva. Pochopenie a výpočet síl pôsobiacich na objekt v stave statickej rovnováhy je veľmi dôležitý, 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 (w2 ) = (1,5)(10) = 15 N
Otázka: Aká je veľkosť napätia v lane, aby bola tyč v rovnováhe?
Džaváb:
Dĺžka lana sa vypočíta pomocou Pytagorovho vzorca:
Vypočítajte ťahovú silu lana (T ):
Vyberte os otáčania v pánte. Uvažujte moment sily pôsobiacej na tyč.
Moment sily 1:
τ 1 = w 2 r 2 = (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:
τ 2 = w 1 r 1 = (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:
τ 3 = T r 3 sin θ = (T) (0,8) (0,6/1) = 0,48 T
Moment sily 3 spôsobí, že sa tyč otáča proti smeru hodinových ručičiek, takže moment sily 3 má kladné znamienko.
Aby bol systém stacionárny, 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
