Kragte in statiese ewewig: 9 feite wat u moet weet


In klassieke meganika beskryf ekwilibrium die balans van al die kragte wat op 'n fisiese sisteem inwerk. Die statiese ekwilibrium is een van die tipes fisiese ewewig wat in hierdie pos gegee word.

Statiese ewewig verwys na 'n fisiese stelsel waar al die kragte gebalanseer is, en daar is geen relatiewe beweging van die stelsel nie, sodat die netto krag en wringkrag wat op die stelsel inwerk, nul is. Uit die definisie leer ons dat al die kragte in statiese ewewig gebalanseer is. Kom ons bespreek dus in hierdie krag betrokkenheidskragte in statiese ewewig.

Die naam van die statiese ewewig self suggereer dat die sisteem in 'n stilstaande toestand moet wees om ewewig te bereik. Watter kragte het dan in die stelsel ontwikkel om stilstaande toestande te bereik?

Wel, ons weet dat al die voorwerpe of stelsels op aarde grootliks beïnvloed word deur een krag wat swaartekrag genoem word, wat nie omgee of die voorwerp beweeg nie. Dit wys dat een krag by statiese ewewig betrokke is. Sommige ander kragte in statiese ewewig word in die volgende afdelings bespreek.

Lêer:Reaksieondersteuning avec et sans frottement alt.svg - Wikimedia Commons
Kragte in statiese ewewig
Image krediete: Wikimedia commons

Wat is die rol van kragte in statiese ewewig?

'n Statiese ewewig beteken nul netto krag op die sisteem. Om die netto krag nul te maak, moet die individuele kragte wat op die sisteem inwerk, gebalanseer word deur mekaar te kompenseer.

Kom ons illustreer 'n situasie vir 'n beter status. Gestel 'n voorwerp is in rus en 'n krag F werk op die voorwerp in. Die statiese ewewig word slegs deur die voorwerp bereik wanneer 'n krag van –F daardie voorwerp kompenseer.

Die bogenoemde stelling sê dat die krag F gekompenseer word deur 'n ander krag –F in ​​statiese ewewig. Dit toon dat die handhawing van die balans in statiese ewewig die rol is van kragte in statiese ewewig.

Hoe vorm kragte statiese ewewig?

Die statiese ewewig word gevorm deur die twee kragte wat ewe groot is en teenoorgesteld uitgeoefen word. Om statiese ewewig te bereik, moet die som van al die kragte in elke rigting nul wees.

Kom ons kort die werking van krag om statiese ewewig te verkry. Die afwaartse trekkrag van swaartekrag beïnvloed ook 'n voorwerp op rus. Die opwaartse krag moet die swaartekrag balanseer om 'n statiese ewewig te vorm. Die opwaartse resulterende krag maak die afwaartse gravitasiekrag nietig.

Die vorming van statiese ewewig volg streng Newton se tweede wet van beweging. In 'n statiese ewewigstoestand is beide lineêre en hoeksnelhede konstant; dus is daar geen moontlikheid om versnelling te produseer nie. Aangesien die versnelling nul is, gee dit die resulterende totale krag nul.

Wat is die minimum aantal kragte betrokke by statiese ewewig?

'n Minimum van twee kragte moet by statiese ewewig betrokke wees. As een eksterne krag by die sisteem betrokke is, kan die sisteem nie in ewewig wees nie.

Aangesien ons ken daardie ewewig die balansering van die kragte behels, kan dit nie moontlik wees as net een krag bestaan ​​nie. Dus, daar moet 'n minimum van twee gelyke en teenoorgestelde kragte wees om mekaar te balanseer.

As afwaartse krag op die voorwerp inwerk, oefen die opwaartse krag op hulle uit om hulle in die teenoorgestelde rigting te balanseer. As die voorwaartse krag inwerk, trek die agterwaartse krag die voorwerp om hulle te balanseer.

Om statiese ewewig te bevredig, moet 'n ewe aantal kragte betrokke wees eerder as 'n onewe getal. Maar daar is 'n paar uitsonderlike gevalle waarin drie kragte betrokke is om die statiese ewewig te behou. Statiese ewewig is dus nie afhanklik van die aantal kragte nie, maar uiteindelik moet al die kragte betrokke by die aksie gebalanseer word om nul netto krag te gee om die statiese ewewig te bevredig.

Hoe om die krag van statiese ewewig te vind?

Wanneer die rigiede liggaam in ewewig is, is sy lineêre en hoekversnelling nul; dus om kragte van statiese ewewig te vind. Eerstens moet ons die versnelling vind omdat statiese ewewig wel Newton se wette volg.

Die formule gee die statiese ewewig.

ΣFk=0; waar Fk is die kragte wat in elke rigting op die sisteem inwerk.

Dit kan geskryf word deur gebruik te maak van Newton se wette as

ΣFk=Σmak=0

Waar m die massa is, en ak is die versnelling van die fisiese sisteem.

Gestel daar is vier kragte, F1, F.2, F.3, en F4, wat op die stelsel inwerk wat ewe groot en teenoorgesteld is in die rigting van inspanning, dan

Fk=F1+F2+F3+F4

In vektorvorm kan hierdie vergelyking geskryf word as

ΣFkx=0; ΣFky=0; ΣFkz=0, waar x,y en z die rigting van kragte voorstel.

Die bogenoemde vergelyking beteken dat die kragte wat op die stelsel inwerk onder statiese ewewig nul is in elke rigting.

Het statiese ewewig 'n netto krag?

Die fundamentele voorwaarde van statiese ewewig is dat 'n liggaam nie by enige tipe beweging betrokke moet wees nie, ongeag translasie en rotasiebeweging. Aangesien daar geen beweging moontlik is vir 'n liggaam onder statiese ewewig nie, is daar geen netto krag nie.

'n Voorwerp onder statiese ewewig is óf in rus óf beweeg met konstante snelheid met nulversnelling. Aangesien daar geen versnelling is nie, sal die krag nul wees. Al word sommige kragte op die voorwerp uitgeoefen, sou hulle deur mekaar gebalanseer het; dus sal die netto krag nul wees.

'n Voorwerp onder statiese ewewig het nul netto krag, ongeag die verwysingspunt wat ons kies. Die voorwerp wat netto wringkrag ervaar, is ook soortgelyk. Geen netto wringkrag is moontlik in statiese ewewig nie.

Wat is spanningskrag in statiese ewewig?

Wanneer 'n voorwerp veronderstel is om vrylik met behulp van 'n tou of tou te hang, word die statiese ewewig vir die voorwerp-tou-stelsel bereik deur die spanning wat op die tou inwerk en die swaartekrag wat op die voorwerp uitgeoefen word, te balanseer.

Die voorwerp is veronderstel om op 'n nie-bewegende tou te steek om die statiese ewewig te balanseer. Aangesien swaartekrag altyd die gewig afwaarts trek, werk die spanning op die tou in die teenoorgestelde rigting, dit wil sê in 'n opwaartse rigting, om die voorwerp stil te hou om statiese ewewig te handhaaf.

Die spanning moet gelyk wees aan die gravitasiekrag wat op die voorwerp uitgeoefen word om statiese ewewig te behou. As spanning nie ooreenstem met die swaartekrag nie, kan die voorwerp versnel, wat die statiese ewewigstoestand versteur.

Wanneer die spanning op die tou en swaartekrag wat die voorwerp trek gelyk is, is al die kragte gebalanseer, en dus word netto krag nul. Onder sulke toestande word bestendige ewewig bereik en dit verander nie. In hierdie toestand word die spanning weg van die massa en na die spanning op die tou gerig, wat die kragte beïnvloed om die massa opwaarts te balanseer.

Lêer:Equilibre 2 forces 2 exemples.svg - Wikimedia Commons
Spanningskragte in statiese ewewig
Image krediete: Wikimedia commons

Wanneer drie kragte wat op 'n punt inwerk in ewewig is?

Die ewewig wat bereik word by 'n punt wat drie kragte behels, word gegee deur Lami se stelling, wat sê dat "as drie kragte op 'n punt in ewewig inwerk, elke individuele kragte eweredig is aan die sonde van die hoek tussen die oorblywende tweepuntkragte." Dit gee ook die waardes vir elke krag numeries groter as die verskil tussen die ander twee kragte.

Kom ons kyk na drie kragte wat by punt F inwerk1, F.2, en F3, wat 'n hoek onderskeidelik α, β en γ maak; dan, volgens Lami se stelling, word hierdie kragte wat op die rigiede spilpunt inwerk, gegee as;


F1/sinα=F2/sinβ=F3/sinγ

kragte in statiese ewewig
Werking van drie kragte in statiese ewewig

Die drie kragte wat op 'n punt onder ewewig inwerk, word waargeneem in die sweeftuig van die vlug waarin hysbak(L), sleep(D) en Gewig(W of mg) ondergebalanseerde toestand is. Aangesien ons weet dat gewig altyd afwaarts optree, tree die hysbak loodreg op die vlugbaan op, en sleepwerk langs die vlugbaan, en hierdie drie sal in balans wees wanneer hul vektorsom nul is.

Die balansering van hierdie drie kragte om nul netto krag te kry deur die hysbak te verhoog en die weerstand aan die bokant van die sweefvlerk te verminder. Gewig is egter altyd dieselfde. Sulke vliegtuig het dieselfde vorentoe en agtertoe snelheid, en hierdie aksie handhaaf die balans van al die drie kragte, of dit word uitgekanselleer om ewewig te handhaaf.

Wat is die resultant van drie kragte op 'n voorwerp in ewewig?

Aangesien ons van ewewig praat, sal die resultant van drie kragte nul wees aangesien daar geen netto krag op die sisteem inwerk nie, en die drie kragte word deur mekaar gebalanseer.

Ons weet dat drie kragte wat op die voorwerp in ewewig inwerk, 'n sleep, lig en gewig is. Gewig werk altyd na die middel van die aarde toe, en hysbak is 'n loodregte krag en sleep wat in 'n parallelle rigting uitgeoefen word.

As die hellingshoek van die vlugbaan θ is, kan die horisontale en vertikale komponente van die vektorvergelyking geskryf word as

D*cos(θ)-L*sin(θ)=H=0

WL*cos(θ)-D*sin(θ)=V=0

Die bogenoemde vergelyking verteenwoordig dat al die kragte in elke vlugbaanrigting gebalanseer is, dit wil sê horisontale en vertikale rigtings. Die sisteem is dus in ewewig met drie kragte wat op 'n punt inwerk.

Lêer:Equilibre des forces 3 cables.svg - Wikimedia Commons
Resultaat van drie kragte in statiese ewewig
Image krediete: Wikimedia commons

Wat is 'n voorbeeld van kragte in ewewig?

As twee gelyke en teenoorgestelde kragte op 'n enkele voorwerp uitgeoefen word, dan sê ons dat die kragte wat op die voorwerp inwerk in ewewig is. Byvoorbeeld, as 'n bal op 'n tafel is, aangesien die gewig afwaarts werk, oefen 'n horisontale krag op die bal uit om die ewewig op die bal te handhaaf.

Op dieselfde manier, wanneer jy op die vloer staan, sal swaartekrag op jou inwerk en jou afwaarts trek. Maar het jy al ooit gedink jy gaan nie deur die vloer nie; hoekom?

Die swaartekrag wat op jou inwerk, stoot jou afwaarts, word gebalanseer deur die normale reaksiekrag wat op jou uitgeoefen word in die opwaartse rigting. Hierdie normale reaksie is gelyk aan die swaartekrag wat op jou uitgeoefen word, wat jou help om op die vloer te bly en die ewewig te handhaaf. As jy netto krag bereken, sal dit nul wees.

Is wrywingskrag betrokke by statiese ewewig?

'n Stilstaande rigiede liggaam oefen wrywing uit om die beweging van die liggaam teen te staan ​​om statiese ewewig te behou. Die toegepaste krag en die wrywingskrag wat op die voorwerp uitgeoefen word, is gelyk, en die wrywingskrag is in die teenoorgestelde rigting van die toegepaste krag.

Wrywing beteken opposisiekrag wat die relatiewe beweging teenstaan. As jy probeer om 'n voorwerp in rus te beweeg, beweeg dit nie, wat die stilstaande toestand verbreek, wat beteken dat wrywing betrokke is by die handhawing van statiese ewewig. Die wrywingskrag maak die toegepaste krag nietig, en dus statiese ewewig word gehandhaaf.

Wrywingskrag in statiese ewewig
Image krediete: Flickr

Gevolgtrekking

Kom ons sluit hierdie pos af deur te stel dat kragte in statiese ewewig ewe groot is, maar teenoorgesteld op die sisteem uitgeoefen word. Die kragte soos spanning, wrywing en swaartekrag word ook op die voorwerp ontwikkel om die toestand van statiese ewewig te bevredig.

Keerthi Murthi

Ek is Keerthi K Murthy, ek het nagraadse studie in Fisika voltooi, met die spesialisasie in die veld van vastestoffisika. Ek beskou fisika nog altyd as 'n fundamentele vak wat aan ons daaglikse lewe gekoppel is. As 'n wetenskapstudent geniet ek dit om nuwe dinge in fisika te verken. As skrywer is my doel om die lesers op die vereenvoudigde wyse deur my artikels te bereik. Bereik my – keerthikmurthy24@gmail.com

Onlangse plasings