Staattinen tarina, mitä tutkimuksia, sovelluksia, lakeja

Se Staattinen Jäykkien kappaleiden tasapainoa tutkii mekaniikan haaraa, jollei eri voimien vaikutusta. Kun runko on jäykkä, hiukkaset, jotka tekevät siitä.

Tällaisia ​​esineitä löytyy tasapainosta, ovatko levossa (staattinen tasapaino) ikään kuin ne liikkuvat (dynaaminen tasapaino), vain viimeksi mainitussa tapauksessa liikkeen on oltava tasainen suorakulmainen suorakulmainen.

Kuvio 1. Roomalainen vesijohto Segoviassa, Espanjassa. Vanhat roomalaiset rakentajat sovelsivat tehokkaasti staattisen periaatteita. Lähde: Wikimedia Commons.

Rakenteiden, kuten rakennusten, siltojen ja teiden, staattisen tasapainon koron tapauksessa.

Mutta staattinen ei rajoitu maa-. Sitä sovelletaan myös jatkuviin väliaineisiin upotettujen hiukkasten tasapainoon, kuten sähkövaraus, kuten ilma ja vesi.

[TOC]

Staattinen historia mekaniikan haarana

Staatiikalla oli varhainen historiallinen kehitys, joka johtui tarvetta rakentaa kiinteitä rakenteita kaupunkien perustaessa. Muinaiset egyptiläiset jättivät muistomerkkinsä todisteena; He tiesivät yksinkertaisia ​​koneita, kuten hihnapyöriä, vipuja ja kaltevia suunnitelmia.

Muinaisen maailman muut sivilisaatiot, joiden muistomerkit säilyvät tähän päivään saakka, tiesivät myös perusperiaatteet, mutta kreikkalaiset alkoivat systemaatisoida heidän tutkimuksensa.

Syrakusan (287 -212 AC) suuren kreikkalaisen fyysikon arkimeja jättivät vivun käytön ja upotettujen kappaleiden tasapainon -hydrostaattiset kappaleet-.

Myöhemmin muut suuret tutkijat, kuten Leonardo ja Galileo, antoivat tärkeitä panoksia. Jälkimmäinen totesi, että nettovoimaa ei tarvinnut ylläpitää kehon liikkumista (dynaaminen tasapaino).

Galileo Galilei - Lähde: Domenico Tintoretto [julkinen verkkotunnus]

Simon Stevin (1548-1620) erottuu myös ensimmäisestä, joka tarkkaili hydrostaattista paradoksia ja kuvaa kaltevien tason runkojen tasapainoa.

Myöhemmin Isaac Newton (1642-1727) antoi staattisen formulaation lopullisen impulssin kolmella mekaniikkalakillaan.

Kuva 2. Syracusen vasemmalla arkimeja ja oikealle Isaac Newtonille, pioneerit staattisen ja mekaniikan tutkimuksessa. Lähde: Wikimedia Commons.

Seuraava panos mainita sen osuvuudesta tekivät D'Alembert ja inertiaalisen voiman käsite. Tämän ansiosta on mahdollista tutkia dynaamisia ongelmia tasapainon käsitteen kautta.

Voi palvella sinua: aalto amplitudi: ominaisuudet, kaavat ja liikunta

Staattista osallistuneiden tutkijoiden ja insinöörien pitkästä luettelosta meidän on mainittava Eulerin ja Lagrange -nimet, jotka kehittivät matemaattisia tekniikoita sovellustensa muotoilemiseksi.

Mitä tutkimuksia staattinen?

Sana staattinen Se tulee kreikkalaisesta sanasta, joka nimetä se, mikä on paikallaan.

Tämä tärkeä mekaniikan haara on perustamme asuttamille rakenteille, eikä vain, koska on olemassa muita aloja, joilla sen periaatteita sovelletaan:

Aerostaatiikka

Tutki ilmassa olevien kehojen tasapainoa.

Hydrostaattinen

Sovelletaan staattisen periaatteen periaatteisiin veteen tai muihin nesteisiin upotettuihin kappaleisiin.

Sähköstaatiikka

Tärkeä sähkömagnetismin haara, joka tutkii sähkökuormia staattisessa tasapainossa.

Magnetaattinen

Se on haara, joka on omistettu magneettikenttien tutkimukselle, jotka eivät vaihtele ajoissa.

Hiukkasten staattinen

Ensinnäkin staattinen olettaa, että objekti on mallinnettu ikään kuin se olisi hiukkas- tai materiaalipiste, ilman mitattavissa olevaa kokoa, mutta kyllä, massalla.

Kun kyse on kehosta hiukkasena, sanomme, että se on staattisessa tasapainossa, kun tuloksena oleva voima on mitätön.

Pidennettyjen elinten staattinen

Todellisuuteen liittyvä malli olettaa, että esineet ovat pidennettyjä kappaleita, monien hiukkasten yhdisteitä, mikä tarkoittaa, että voimia voidaan kohdistaa eri pisteisiin.

Tämä on erittäin tärkeää, koska nämä vaikutukset voivat olla:

-Dynaaminen, liittyy sen liikkeeseen tai puuttumiseen,

-Muodonmuutokset, Muutoksille tavalla, jonka ruumiit alistavat voimien kokemukset.

Staattinen olettaa, että esineet ovat jäykkiä ja epätasaisia, joten se ei tutki muodonmuutosvaikutuksia, vaan dynamiikkaa.

Kun tutkittavan kohteen mitat ovat mitattavissa, voimia voidaan soveltaa eri paikkoihin ja on mahdollista, että vaikka ne eivät siirrä sitä, he voivat kääntää sen. Tässä tapauksessa objekti ei olisi staattisessa saldossa.

Sovellukset

Staattisen sovellukset löytyvät kaikkialta, minkä vuoksi eniten käyttötarkoituksia on mekaniikan haara, vaikkakin monta kertaa emme ymmärrä sitä:

Kotona

Huonekalujen, kaappien, laitteiden, lamppujen, kirjojen ja minkä tahansa talon sisällä olevat staattiset periaatteet voidaan soveltaa. Varmistamme jatkuvasti, että asiat eivät pudota, eivät käännä ympäri tai vaihda heidän paikkojaan vahingossa.

Se voi palvella sinua: Kiinteä valtion teoria: Historia, selitys, uutiset

Siviilirakenteissa

Samoin asuttavien rakennusten rakentajat varmistavat, että ne eivät romahta tai kokevat liikkeitä, jotka vaarantavat asukkaiden elämää.

Näitä periaatteita sovelletaan myös teiden ja siltojen rakentamiseen.

Koneen suunnittelussa

Staattinen sovelletaan myös koneiden kappaleiden suunnitteluun ja rakentamiseen.

Jotkut kappaleet ovat selvästi liikkuvia, mutta toiset eivät ole. Siksi insinöörit varmistavat rakennetut koneet erittäin hyvin, se ei romahta, hyödyntää tai murenee jollain tavalla.

Kuva 3.- Gay Enola Washington DC: n National Air & Space Museumissa. Staattisen periaatteita käytettiin sen ripustamiseen kaapeleista, jotka ovat alttiina näyttelyhallin katolla. Lähde: Wikimedia Commons.

Staattisen päälaki

Staattisen perustana on niiden voimien ja toimien tutkiminen, joita he käyttävät Newtonin kolmen lainsäädännön kautta:

Newtonin ensimmäinen laki

Keho pysyy levossa tai tasaisen suorissyötön liikkeessä, ellei epätasapainoinen voima saa sen muuttamaan sen liikkumista koskevaa lausuntoa.

Newtonin toinen laki

Ruumiissa toimivien joukkojen summa, jota kutsutaan tuloksena olevaksi voimaksi F_{R -}, Se on yhtä suuri kuin taikinan tuote m (skalaari) kiihtyvyyden vuoksi -lla (Vektori).

Staattisen Newtonin toinen laki hyväksyy lomakkeen:

F_{R -} = 0 -

Koska loput tai yhtenäiset suorakulmiot muuttuvat nollakiihtyvyyteen.

Newtonin kolmas laki

Jos vartalo 1 kohdistaa voiman vartaloon 2, jota kutsutaan F₁₂, Runko 2 kohdistaa voiman vartaloon 1, merkittynä F_{kaksikymmentäyksi}, tavalla joka F₁₂ ja F_{kaksikymmentäyksi} Heillä on sama intensiteetti ja vastakohta:

F₁₂ = - F_{kaksikymmentäyksi}

Voiman vääntömomentti tai hetki

Aikaisemmin sanoimme, että on mahdollista, että voimat, vaikka ne eivät aiheuta käännöksen liikkumista keholle, voivat kiertää sitä, että ne kiertävät sitä, että ne kiertävät sitä.

No, fyysinen suuruus, joka määrittää, rikkoutuuko vartaloa vai sitä ei kutsuttu Vääntömomentti jompikumpi voiman hetki, merkitty M.

Voiman vääntömomentti tai hetki F Se riippuu tämän, vektorin voimakkuudesta r - Se siirtyy saman levityspaikasta kierto -akseliin ja lopuksi levityskulmaan. Kaikkialla ristituotteen tai vektorituotteen välillä r - ja F-

Se voi palvella sinua: Durometri: Mihin se on, miten toimii, osat, tyypit

M = r - x F  (Yksiköt si: n.m)

Kohde voi pyöriä eri akselien suhteen, joten hetki lasketaan aina tietyn akselin suhteen. Ja jotta vartalo pysyy staattisena, on välttämätöntä, että kaikki hetket ovat tyhjiä.

Tasapainoolosuhteet

Ne ovat välttämättömät olosuhteet, jotta jäykkä kiinteä on staattisessa tasapainossa, joten ne tunnetaan nimellä tasapainoolosuhteet-

Ensimmäinen tasapainon kunto

Kehoon käyttävien joukkojen summa on peruutettava. Matemaattisessa muodossa:

∑ F_Yllyttää = 0 -

Mitä tulee kehoon vaikuttaviin voimiin, ne on jaettu sisäiseen ja ulkoiseen.

Sisäiset voimat ovat vastuussa kehon yhtenäisen pitämisestä. Esimerkiksi auto koostuu monista osista, jotka nivelleivät oikein, että kone liikkuu kokonaisuutena osapuolten ammattiliittojen välisten sisäisten voimien ansiosta.

Ulkoiset voimat ovat puolestaan ​​niitä, jotka käyttävät muita tutkitun esineen kappaleita.

Auton esimerkissä voimat voivat olla maapallon käyttämä paino, pyörillä levitetty tuki ja renkaiden ja jalkakäytävän välinen kitka.

Lisäksi staattinen harkitsee lukemattomia tukea, reaktioita ja ligatuureja riippuen otetuista elementeistä ja olemassa olevista liikkumismahdollisuuksista.

Toinen tasapainotila

Mielivaltaisen akselin ympärillä olevien hetkien summa on myös peruutettava, jonka ilmaisemme seuraavasti:

∑ M_Yllyttää = 0 -

Kun tasapaino -olosuhteet koskevat tason runkoon, voimat on hajotettava kahteen Cartesian -komponenttiin X ja Y. Näin saadaan kaksi yhtälöä, yksi jokaiselle komponentille.

Toinen tasapainotila antaa meille hetkien kautta lisätä kolmannen yhtälön.

Toisaalta kolmen dimensionaalisten objektien osalta yhtälöiden lukumäärä nousee 6: een.

On huomattava, että tasapainoolosuhteiden noudattaminen on välttämätöntä kehon staattisen tasapainon varmistamiseksi.

Mutta se ei riitä, koska on olemassa tapauksia, joissa nämä olosuhteet täyttyvät, mutta emme voi varmistaa, että esine on tasapainossa. Näin tapahtuu, kun esineen osien välillä on suhteellista liikettä, ts. Kiinteä on osittain kytketty.

Viitteet

1. Bedford, ‌2000.-Lla.‌ ‌Mekanic‌ ‌para‌ ‌ingeniería: ‌ ‌estatic.‌ ‌Addison‌ ‌wesley.‌
2. Hibbeler, R. 2006. Insinöörien mekaniikka: staattinen. & Ta. Painos. CECSA.
3. Katz, D. 2017. Fysiikka tutkijoille ja insinööreille. Cengage -oppiminen.
4. Tippens, P. 2011. Fysiikka: Käsitteet ja sovellukset. 7. painos. McGraw Hill
5. Sevillan yliopisto. Jäykän aineen staattinen. Toipunut: Henkilökohtainen.meille.On.