Plik pierwszy warunek równowagi wymaga, aby suma wektorów wszystkich sił działających na ciało wynosiła zero, tak aby znajdowało się ono w spoczynku (równowaga statyczna) lub z jednostajnym ruchem prostoliniowym (równowaga dynamiczna).
Ta suma sił to nic innego jak wypadkowa siła działająca na ciało, wyrażona matematycznie w ten sposób:
fanetto = 0
∑ fa = 0
W przestrzeni pierwszy warunek równowagi daje początek trzem równaniom, po jednym dla każdego wymiaru:
∑ F.x = 0; ∑ F.Y = 0 i ∑ Fz = 0
Gdy te równania są spełnione, obiekt nie przesuwa się, a jeśli tak, to będzie poruszał się ze stałą prędkością.
Rozglądając się wokół siebie, zdajemy sobie sprawę, że nieustannie staramy się spełnić pierwszy warunek równowagi, aby sprawy nie upadły.
Dlatego stara się skompensować przyciąganie grawitacyjne Ziemi za pomocą podpór, lin lub podpór niektórych, aby w ten sposób rzeczy pozostały na swoim miejscu i nie kończyły na ziemi..
Innym razem konieczne jest zapobieganie zakłócaniu działania obwodów elektrycznych i urządzeń komunikacyjnych przez zewnętrzne pola elektromagnetyczne. W tym przypadku to ładunki elektryczne muszą być w równowadze..
Indeks artykułów
Duża liczba przedmiotów codziennego użytku spełnia pierwszy warunek równowagi, jest to kwestia uważnego obserwowania:
Konstruktorzy dążą do stabilności konstrukcji, aby użytkownicy byli bezpieczni. Celem statyki jest badanie warunków zachodzenia równowagi statycznej w budynkach, mostach, drogach i wszelkiego rodzaju konstrukcjach..
Te sygnalizatory muszą pozostać nieruchome, aby spełniały swoje funkcje, dlatego są utrzymywane przez kable, słupy i pręty w taki sposób, aby spełniony był pierwszy warunek równowagi..
Gdy materiały przewodzące, takie jak miedź i inne metale, nabierają ładunku elektrycznego, wkrótce ustala się równowaga elektrostatyczna, pozostawiając nadmiar ładunku na przewodzącej powierzchni. Wewnątrz pola elektrycznego jest zero.
Efekt ten jest często wykorzystywany do izolowania sprzętu elektrycznego i elektronicznego od pól zewnętrznych za pomocą tzw. Klatki Faradaya. Klatka jest wykonana z materiału przewodzącego i otacza chroniony sprzęt.
Podczas burzy samochody służą jako klatki Faradaya, chroniąc pasażerów przed porażeniem prądem elektrycznym..
W systemach oświetleniowych, takich jak lampy wiszące, pierwszy stan równowagi służy do mocowania ich do sufitu, podłogi lub ściany.
Przedmioty umieszczone na stołach i półkach spełniają pierwszy warunek równowagi. Za wyrównanie ciężaru odpowiada normalna siła, z jaką podpora działa na przedmioty.
Aby określić lepkość cieczy, do jej wnętrza wrzuca się kulisty przedmiot o znanej średnicy, a jego prędkość spada z powodu oporu. Prędkość kuli jest stała, a zatem znajduje się w równowadze dynamicznej.
Im wyższa lepkość cieczy, tym mniejsza prędkość, z jaką kula porusza się do środka.
-Zrób diagram wolnego ciała, pokazujący wszystkie siły działające na ciało (pomiń te, które ciało wywiera na innych).
-Wybierz kartezjański układ współrzędnych, upewniając się, że w miarę możliwości siły znajdują się na którejkolwiek z osi. Kierunek dodatni jest zwykle przyjmowany w kierunku ruchu lub możliwego ruchu.
-Określ składowe kartezjańskie każdej siły.
-Zastosowanie drugiego prawa Newtona do każdego składnika, ustalonego na początku, pozostaje więc układem równań.
-Rozwiąż układ równań podniesiony w poprzednim kroku.
Blok figury o masie m, porusza się w dół po pochyłej płaszczyźnie pod kątem θ ze stałą prędkością. Obliczyć wartość współczynnika tarcia kinetycznego μk, jeśli masa bloku wynosi m = 5 kg i θ = 37 °.
Pierwszym krokiem jest narysowanie diagramu swobodnego ciała i wybranie kartezjańskiego układu współrzędnych do wektorowego wyrażenia każdej siły. Siły działające na blok to:
-Normalny N wywierana przez nachyloną płaszczyznę, jest prostopadła do powierzchni tego.
-Waga W skierowany jest pionowo w dół.
-Tarcie kinetyczne fak to jest przeciwne ruchowi. Gdyby go nie było, ciało poruszałoby się w dół z przyspieszeniem równym g.senθ.
Jak waga W jest nachylona względem wybranych osi współrzędnych, musi zostać rozłożona na składowe kartezjańskie:
Wx = mg sin 37º = 5 kg x 9,8 m / sdwa x sin 37º = 29,5 N
WY = mg.cos 37º = 5 kg x 9,8 m / sdwa x cos 37º = 39,1 N
Stosuje się teraz drugie prawo Newtona, ustawiając każdą sumę na 0, ponieważ blokowi brakuje przyspieszenia podczas poruszania się ze stałą prędkością:
∑ F.Y = N - WY = 0
∑ F.x = Wx - fak = 0
Wielkość tarcia kinetycznego jest proporcjonalna do wielkości normy, a współczynnik tarcia kinetycznego wynosi μk stała proporcjonalności.
fak = μk N
W tym samym czasie:
N = W.Y = 39,1 N
Plus:
fak = Wx
W związku z tym:
μk = 29,5 / 39,1 = 0,75
Oblicz wielkość naprężeń, które podtrzymują sygnalizację świetlną o masie 33 kg, pokazaną na rysunku:
Schemat swobodnego ciała jest wykonany zarówno dla sygnalizacji świetlnej, jak i węzła trzymającego kable:
Sygnalizacja świetlna
Na to działa: napięcie T3 w górę, a ciężar W. w dół. W związku z tym:
∑ F.Y = W - T.3 = 0
W związku z tym:
T3 = 33 kg x 9,8 m / sdwa = 323,4 N
Węzeł
Naprężenia są rozkładane na ich składowe kartezjańskie:
∑ F.Y = T1 sin 53º + T.dwa sen 37º - T3 = 0
∑ F.x = Tdwa cos 37º - T1 cos 53º = 0
A następujący układ równań liniowych otrzymujemy z dwoma niewiadomymi T1 oraz Tdwa :
- 0,6 T.1 + 0,8 T.dwa = 0
0,8 T.1 + 0,6 T.dwa = 323,4
Rozwiązanie tego układu równań to: T1 = 258,7 N i Tdwa = 194,0 N
Warunki równowagi.
Drugi warunek równowagi.
Jeszcze bez komentarzy