Önceki fizik dersinde parçacık dinamiği ve dönme dinamiği konularını inceledik . Parçacık dinamiğinde, öteleme hareketi yapan parçacıkları ( doğrusal hareket , dairesel hareket , parabolik hareket ) inceledik. Dönme dinamiğinde ise dönen katı cisimleri inceledik. Bu konuda ise denge halindeki cisimleri inceledik. İki tür denge vardır: statik denge ve dinamik denge. Newton'un birinci yasasına göre, bir cisim hareketsiz ise statik dengededir; sabit bir hızla hareket ediyorsa dinamik dengededir. Bu makale daha çok statik denge (durağan cisimler) tartışmasına odaklanmaktadır.
Katı cisim dengesi kavramı çok önemli bir temel bilgidir ve özellikle mühendislik alanında olmak üzere günlük hayatta birçok uygulamaya sahiptir. Statik denge halindeki bir cisme etki eden kuvvetleri anlamak ve hesaplamak, özellikle teknik uzmanlar (mimarlar veya mühendisler) için çok önemlidir. Bir bina, köprü, araç vb. tasarlarken, mimarlar veya mühendisler, yapının üzerine etki eden kuvvetlere dayanıp dayanamayacağını ve çökmeyeceğini dikkatlice hesaplarlar.
Sorun örnekleri
1. Aşağıdaki resmi inceleyin! 1,5 kg'lık bir çubuk, bir ucundan duvara dik olarak menteşelenmiş ve bir fener menteşeden belirli bir mesafede asılıdır. Çubuğu dengede tutmak için ipteki gerilim nedir?
Pembahasan
Biliniyor:
Yükün kütlesi (m 1 ) = 2 kg
Çubuğun kütlesi (m² ) = 1,5 kg
Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m/ s²
Yük ağırlığı (w)1) = (2)(10) = 20 Newton
Çubuk ağırlığı (w 2 ) = (1,5)(10) = 15 N
Soru: Çubuğun dengede olması için ipteki gerilimin büyüklüğü nedir?
Cevap:
İpin uzunluğu Pisagor formülü kullanılarak hesaplanır:
Halatın gerilme kuvvetini (T ) hesaplayın:
Menteşedeki dönme eksenini seçin. Çubuk üzerine etki eden kuvvet momentini göz önünde bulundurun.
Moment of Force 1:
τ 1 = w 2 r 2 = (15 N)(0,4 m) = -6 Nm
Kuvvet momenti 1, çubuğun saat yönünde dönmesine neden olur, bu nedenle kuvvet momenti 1 negatif işaretlidir.
Moment of Force 2:
τ 2 = w 1 r 1 = (20 N)(0,6 m) = -12 Nm
Kuvvet momenti 2, çubuğun saat yönünde dönmesine neden olur, bu nedenle kuvvet momenti 1 negatif işaretlidir.
Moment of Force 3:
τ 3 = T r 3 sin θ = (T)(0,8)(0,6/1) = 0,48T
Kuvvet momenti 3, çubuğun saat yönünün tersine dönmesine neden olur, dolayısıyla kuvvet momenti 3 pozitif bir işarete sahiptir.
Sistemin durağan olması için, bileşke kuvvet momenti ( Στ) = 0 olmalıdır.
τ = 0
τ 1 + τ 2 + τ 3 = 0
– 6 – 12 + 0,48T = 0
– 18 + 0,48T = 0
0,48T = 18
T = 18/ 0,48
T = 37,5 Newton
Soru kaynağı:
Lise/Meslek Lisesi İçin Ulusal Fizik Sınavı Soruları
