Statična zgodba, kakšne študije, aplikacije, zakoni

The Statična Veja mehanike je, ki preučuje ravnovesje togih teles, pod pogojem delovanja različnih sil. Kadar je telo togo, delci, ki ga sestavljajo.

Takšne predmete lahko najdemo v ravnotežju, bodisi v mirovanju (statično ravnovesje), kot da se premikajo (dinamično ravnovesje), le v slednjem primeru mora biti gibanje enakomerno pravokotno.

Slika 1. Rimski akvadukt v Segoviji, Španija. Stari rimski gradbeniki so učinkovito uporabili načela statične. Vir: Wikimedia Commons.

V primeru struktur, kot so stavbe, mostovi in ​​ceste, statični interes za ravnovesje.

Toda statika ni omejena na področje gradbeništva. Uporablja se tudi za ravnovesje delcev z električnim nabojem in objektom, potopljenimi v neprekinjeni mediji, kot sta zrak in voda.

[TOC]

Statična zgodovina kot veja mehanike

Statika je imela zgodnji zgodovinski razvoj, ki je izhajal iz potrebe po gradnji fiksnih struktur, ko so bila ustanovljena mesta. Stari Egipčani so svoje spomenike pustili kot dokaz; Poznali so preproste stroje, kot so škripci, ročice in nagnjeni načrti.

Druge civilizacije starodavnega sveta, katerih spomeniki preživijo do danes, so poznali tudi temeljna načela, toda Grki so začeli sistematizirati svojo študijo.

Veliki grški fizik Arhimedi iz Sirakuze (287-212 AC) je zapustil temelje uporabe ročice in ravnotežja potopljenih teles -hidrostatičnih teles-.

Nato so pomembni prispevali drugi veliki znanstveniki, kot sta Leonardo in Galileo. Slednji je ugotovil, da neto sile ni potrebno za vzdrževanje gibanja telesa (dinamično ravnovesje).

Galileo Galilei - Vir: Domenico Tintoretto [javna domena]

Izstopa tudi Simon Stevin (1548-1620), prvi, ki je opazoval hidrostatični paradoks in opisoval ravnovesje teles na nagnjeni ravnini.

Kasneje Isaac Newton (1642-1727) je dal oblikovanje statičnega dokončnega impulza s svojimi tremi zakoni mehanike.

Slika 2. Na levi Arhimedi Sirakuze in na desni Isaac Newton so pionirji v študiji statične in mehanike. Vir: Wikimedia Commons.

Naslednji prispevek, ki ga je omenil za njegovo pomembnost, sta podala D'Alembert in koncept inercialne sile. Zahvaljujoč temu je mogoče preučiti dinamične težave s konceptom ravnotežja.

Vam lahko služi: Amplituda valov: značilnosti, formule in vadba

Na dolgem seznamu znanstvenikov in inženirjev, ki so prispevali k statični, moramo omeniti imena Eulerja in Lagrangea, ki sta razvila matematične tehnike za oblikovanje svojih aplikacij.

Katere študije statične?

Beseda statična Prihaja iz grške besede, da označi, kaj je stacionarno.

Ta pomembna veja mehanike je temelj konstrukcij, ki jih naseljujemo, in ne le to, saj obstajajo druga področja, na katerih veljajo njegova načela:

Aerostatika

Preučite ravnovesje teles v zraku.

Hidrostatični

Uporablja načela statika za telesa, potopljena v vodo ali druge tekočine.

Elektrostatika

Pomembna veja elektromagnetizma, ki preučuje električne obremenitve v statičnem ravnovesju.

Magnetostatični

Je veja, namenjena preučevanju magnetnih polj, ki se ne razlikujejo v času.

Statični delci

V prvi stopnji statika predpostavlja, da je predmet modeliran, kot da gre za delček ali materialno točko, brez merljive velikosti, ampak da, z maso.

Ko gre za telo kot delček, pravimo, da je v statičnem ravnovesju, ko je nastala sila na njej praznina.

Statika razširjenih teles

Model, bolj pritrjen na resničnost.

To je zelo pomembno, saj so lahko ti učinki:

-Dinamično, povezano z gibanjem ali odsotnostjo,

-Deformatorji, za spremembe na način, ki ga telesa izpostavljajo doživljanjem.

Statika predvideva, da so predmeti togi in nerazložljivi, zato ne preučuje deformiranih učinkov, ampak dinamika.

Ko so dimenzije preučenega predmeta merljive, lahko sile uporabimo na različnih mestih in je mogoče, da ga lahko, tudi če ga ne prenesejo, obrnejo. V tem primeru predmet ne bi bil v statičnem stanju.

Prijave

Aplikacije statike najdemo povsod, zato je veja mehanike, ki ima največ uporabe, čeprav se tega večkrat ne zavedamo:

V domu

Načela statičnega za pohištvo, omare, aparate, svetilke, knjige in kateri koli objekt za počitek v hiši je mogoče uporabiti. Nenehno zagotavljamo, da stvari ne padejo, se ne obrnijo ali po naključju spremenijo njihovih mest.

Lahko vam služi: stacionarna teorija države: zgodovina, razlaga, novice

V civilnih konstrukcijah

Podobno graditelji stavb, ki jih naseljujemo, zagotavljajo, da se ne zrušijo ali doživljajo gibanja, ki ogrožajo življenje prebivalcev.

Ta načela veljajo tudi pri gradnji cest in mostov.

Pri oblikovanju stroja

Statika velja tudi za oblikovanje in izdelavo kosov za stroje.

Nekateri kosi so očitno mobilni, drugi pa niso. Zato inženirji zelo dobro zagotavljajo vgrajene stroje, na nek način se ne zrušijo, ne izkoriščajo ali se drobijo.

Slika 3.- Gay Enola v Nacionalnem muzeju Air & Space v Washingtonu DC. Načela statike so bila uporabljena za obešanje iz kablov, za katere veljajo streha razstavne dvorane. Vir: Wikimedia Commons.

Glavni statični zakoni

Temelj statike je preučevanje sil in dejanj, ki jih izvajajo skozi tri zakone Newtona mehanike:

Newtonov prvi zakon

Telo ostane v mirovanju ali v enakomernem pravokotnem gibanju, razen če neuravnotežena sila spremeni svojo izjavo o gibanju.

Drugi zakon Newtona

Vsota sil, ki delujejo na telo, imenovana nastala sila F_R, Je enak produktu testa m (skalar) za pospeševanje do (Vektor).

Za obrazca za sprejetje drugega zakona Static Newtona:

F_R = 0

Ker ostalo ali enotno pravokotno gibanje prevede v ničelni pospešek.

Newtonov tretji zakon

Če telo 1 izvaja silo na telesu 2, pokliče F₁₂, telo 2 izvaja silo na telesu 1, označeno kot F_enaindvajset, na tak način F₁₂ in F_enaindvajset Imajo enako intenzivnost in nasprotno smer:

F₁₂ = - F_enaindvajset

Navor ali trenutek sile

Prej smo rekli, da je mogoče, da sile, čeprav ne povzročajo prevoza prevoda v telo, lahko, odvisno od načina, kako se prijavijo, vrtijo.

No, fizična velikost, ki določa, ali se telo zlomi ali ne imenuje Navor tudi trenutek sile, označeno kot M.

Navor ali trenutek sile F Odvisno je od intenzivnosti tega, vektorja r To sega od točke uporabe istega do osi vrtenja in na koncu, kota uporabe. Vse skozi navzkrižni izdelek ali vektorski izdelek med r in F:

Lahko vam služi: Durometer: za kaj je, kako deluje, deli, vrste

M = r x F  (Enote Si: n.m)

Predmet se lahko vrti glede na različne osi, zato se trenutek vedno izračuna glede na določeno osi. In da telo ostane statično, je treba, da so vsi trenutki NULL.

Ravnotežni pogoji

So potrebni pogoji, da so toge trdne snovi v statičnem ravnovesju, zato so znani kot ravnotežni pogoji:

Stanje prvega ravnotežja

Vsota sil, ki delujejo na telo. V matematični obliki:

∑ F_Yo = 0

Kar zadeva sile, ki delujejo na telo, so te razdeljene na notranje in zunanje.

Notranje sile so odgovorne za ohranjanje telesa kohezivno. Na primer, avtomobil je sestavljen iz mnogih delov, ki so pravilno artikulirali, da se stroji premikajo kot celota, zahvaljujoč notranjim silam med sindikati strank.

Zunanje sile so tiste, ki izvajajo druga telesa na preučenem predmetu.

V primeru avtomobila so sile lahko teža, ki jo izvaja zemlja, podpora, ki jo nudi površina, nanesena v kolesih in trenje med pnevmatikami in pločnikom.

Poleg tega Static upošteva nešteto podpore, reakcij in ligatur, odvisno od obravnavanih elementov in možnosti gibanja, ki obstajajo.

Drugo ravnotežno stanje

Tudi vsota trenutkov okoli poljubne osi je treba preklicati, kar izražamo na naslednji način:

∑ M_Yo = 0

Ko ravnotežni pogoji veljajo za telo v ravnini, je treba sile razčleniti na dve kartezijanski komponenti x in y. Pri tem dobimo dve enačbi, po eno za vsako komponento.

Drugi ravnotežni pogoj nam skozi trenutke omogoča, da dodamo tretjo enačbo.

Po drugi strani pa se za tri dimenzionalne predmete število enačb dvigne na 6.

Treba je opozoriti, da je za zagotovitev statičnega ravnovesja telesa potrebna skladnost s ravnotežnimi pogoji.

Vendar ni dovolj, saj obstajajo primeri, v katerih so izpolnjeni ti pogoji, vendar ne moremo zagotoviti, da je predmet v ravnovesju. To se zgodi, če pride do relativnega gibanja med deli predmeta, to je trdna snov delno povezana.

Reference

1. Bedford, ‌2000.Do.‌ ‌mecanic‌ ‌para‌ ‌ingeniería: ‌ ‌estatic.‌ ‌addison‌ ‌wesley.‌
2. Hibbeler, R. 2006. Mehanika za inženirje: statična. & ta. Izdaja. CECSA.
3. Katz, d. 2017. Fizika za znanstvenike in inženirje. Cengage učenje.
4. Tippens, str. 2011. Fizika: pojmi in aplikacije. 7. izdaja. McGraw Hill
5. Univerza Sevilla. Statika toge trdne snovi. Okrevano od: Osebno.nas.je.