На претходном часу физике, учили смо теме динамике честица и ротационе динамике . У динамици честица, проучавали смо честице у транслаторном кретању ( праволинијско кретање , кружно кретање , параболично кретање ). У ротационој динамици, проучавали смо ротирајућа крута тела. У овој теми, проучавали смо објекте у равнотежи. Постоје две врсте равнотеже, наиме статичка равнотежа и динамичка равнотежа. Према првом Њутновом закону, објекат је у статичкој равнотежи ако мирује, а објекат је у динамичкој равнотежи ако се креће константном брзином. Овај рад се више фокусира на дискусију о статичкој равнотежи (стационарни објекти).
Концепт равнотеже крутог тела је веома важно основно знање и има много примена у свакодневном животу, посебно у области инжењерства. Разумевање и израчунавање сила које делују на објекат у стању статичке равнотеже је веома важно, посебно за техничке стручњаке (архитекте или инжењере). Приликом пројектовања нечега, било да је то зграда, мост, возило итд., архитекте или инжењери такође пажљиво израчунавају да ли је структура зграде, возила, моста итд. у стању да издржи силе које на њу делују тако да се не сруши.
Пример проблема
1. Размотрите следећу слику! Штап масе 1,5 кг је шарнирно окачен управно на зид на једном крају, а фењер је окачен на одређеном растојању од шарке. Затегнутост ужета која држи штап у равнотежи је…
Пембахасан
Познато је:
Маса терета (m1 ) = 2 kg
Маса штапа (м² ) = 1,5 кг
Убрзање гравитације (g) = 10 m/ s²
Тежина терета (w1) = (2)(10) = 20 Њутна
Тежина шипке (w² ) = (1,5)(10) = 15 N
Питање: Колика је јачина затегнутости ужета потребна да би штап био у равнотежи?
Одговор:
Дужина конопца се израчунава помоћу питагорејске формуле:
Израчунајте силу затезања ужета (T ):
Изаберите осу ротације на шарки. Размотрите момент силе која делује на штап.
Момент силе 1:
τ 1 = в 2 р 2 = (15 Н)(0,4 м) = -6 Нм
Момент силе 1 узрокује да се штап ротира у смеру казаљке на сату, тако да момент силе 1 има негативан знак.
Момент силе 2:
τ 2 = в 1 р 1 = (20 Н)(0,6 м) = -12 Нм
Момент силе 2 узрокује да се штап ротира у смеру казаљке на сату, тако да момент силе 1 има негативан знак.
Момент силе 3:
τ 3 = Т р 3 син θ = (Т)(0,8)(0,6/1) = 0,48Т
Момент силе 3 узрокује да се штап ротира у смеру супротном од казаљке на сату, тако да момент силе 3 има позитиван знак.
Да би систем био стационаран, резултујући момент силе ( Στ) = 0
Στ = 0
τ1 + τ2 + τ3 = 0
– 6 – 12 + 0,48Т = 0
– 18 + 0,48Т = 0
0,48Т = 18
Т = 18 / 0,48
Т = 37,5 Њутна
Извор питања:
Питања из физике за национални испит за средњу школу/стручну средњу школу
