I den föregående fysiklektionen studerade vi ämnena partikeldynamik och rotationsdynamik . I partikeldynamik studerade vi partiklar i translationsrörelse ( rätlinjig rörelse , cirkulär rörelse , parabolisk rörelse ). I rotationsdynamik studerade vi roterande stela kroppar. I det här ämnet studerade vi objekt i jämvikt. Det finns två typer av jämvikt, nämligen statisk jämvikt och dynamisk jämvikt. Enligt Newtons första lag är ett objekt i statisk jämvikt om objektet är i vila och ett objekt är i dynamisk jämvikt om objektet rör sig med konstant hastighet. Denna uppsats fokuserar mer på diskussionen om statisk jämvikt (stationära objekt).
Begreppet stelkroppsjämvikt är en mycket viktig grundläggande kunskap och har många tillämpningar i vardagen, särskilt inom teknikområdet. Att förstå och beräkna de krafter som verkar på ett objekt i statisk jämvikt är mycket viktigt, särskilt för tekniska experter (arkitekter eller ingenjörer). Vid utformning av något, oavsett om det är en byggnad, bro, fordon etc., beräknar arkitekter eller ingenjörer också noggrant om konstruktionen hos en byggnad, ett fordon, en bro etc. kan motstå de krafter som verkar på den så att den inte kollapsar.
Problem exempel
1. Tänk på följande bild! En stång på 1,5 kg är gångjärnsfäste vinkelrätt mot en vägg i ena änden, och en lykta hängs på ett visst avstånd från gångjärnet. Spänningen i repet för att hålla stången i jämvikt är…
Diskussion
Det är känt:
Lastens massa (m³ ) = 2 kg
Stångens massa (m² ) = 1,5 kg
Tyngdacceleration (g) = 10 m/ s²
Lastvikt (w1) = (2)(10) = 20 Newton
Stångvikt (w² ) = (1,5)(10) = 15 N
Fråga: Storleken på spänningen i repet så att stången är i jämvikt
Jawab:
Repets längd beräknas med hjälp av den pythagoreiska formeln:
Beräkna repets spänningskraft (T ):
Välj rotationsaxeln vid gångjärnet. Betrakta kraftmomentet som verkar på stången.
Kraftmoment 1:
τ 1 = w 2 r 2 = (15 N) (0,4 m) = -6 Nm
Kraftmoment 1 får stången att rotera medurs så att kraftmoment 1 har ett negativt tecken.
Kraftmoment 2:
τ 2 = w 1 r 1 = (20 N) (0,6 m) = -12 Nm
Kraftmoment 2 får stången att rotera medurs så att kraftmoment 1 har ett negativt tecken.
Kraftmoment 3:
τ 3 = T r 3 sin θ = (T)(0,8)(0,6/1) = 0,48T
Kraftmoment 3 får stången att rotera moturs så att kraftmoment 3 har ett positivt tecken.
För att systemet ska vara stationärt är det resulterande 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 = 20 000 Newton
Frågekälla:
Nationella fysikfrågor för gymnasiet/yrkesgymnasiet
