The Statický Jedná se o obor mechaniky, který studuje rovnováhu tuhých těles, vystavených působení různých sil. Když je těleso tuhé, částice, které jej tvoří, nemění své relativní polohy, a proto je objekt nedeformovatelný..
Takové objekty mohou být v rovnováze, ať už jsou v klidu (statická rovnováha) nebo pokud se pohybují (dynamická rovnováha), pouze v druhém případě musí být pohyb rovnoměrný přímočarý.
U konstrukcí, jako jsou budovy, mosty a silnice, je velmi zajímavá statická rovnováha, aby konstrukce zůstala stabilní v čase, jako je například horní římský akvadukt.
Statika se však neomezuje pouze na oblast stavebnictví. Je také použitelný pro rovnováhu elektricky nabitých částic a předmětů ponořených do kontinuálních médií, jako je vzduch a voda..
Rejstřík článků
Statika měla raný historický vývoj, který vycházel z potřeby budovat pevné struktury, jak byla zřizována města. Staří Egypťané nechali své památky jako důkaz; znali jednoduché stroje jako kladky, páky a nakloněné roviny.
Ostatní civilizace starověkého světa, jejichž památky přežívají dodnes, také znali základní principy, ale byli to Řekové, kteří začali systematizovat své studium.
Velký řecký fyzik Archimedes ze Syrakus (287–212 př. N. L.) Položil základy použití páky a rovnováhy ponořených těles - hydrostatika-.
Později významně přispěli další významní vědci jako Leonardo a Galileo. Ten prokázal, že čistá síla není nutná k udržení pohybu těla (dynamická rovnováha).
Pozoruhodní jsou také Simon Stevin (1548-1620), první, kdo pozoroval hydrostatický paradox a popsal rovnováhu těles na nakloněné rovině.
Později dal Isaac Newton (1642-1727) se svými třemi zákony mechaniky poslední impuls formulaci statiky.
Další příspěvek ke zmínce vzhledem k jeho relevanci přinesl D'Alembert a koncept setrvačné síly. Díky tomu je možné studovat dynamické problémy prostřednictvím konceptu rovnováhy..
Z dlouhého seznamu vědců a inženýrů, kteří se podíleli na statice, musíme zmínit jména Eulera a Lagrangeových, kteří vyvinuli matematické techniky k formování svých aplikací..
Slovo statický pochází z řeckého slova pro označení toho, co je stacionární.
Toto důležité odvětví mechaniky je základem konstrukcí, které obýváme, a nejen to, protože existují i další oblasti, ve kterých se její principy uplatňují:
Studujte rovnováhu těl ve vzduchu.
Aplikujte principy statiky na tělesa ponořená ve vodě nebo jiných kapalinách.
Důležitá větev elektromagnetismu, která studuje elektrické náboje ve statické rovnováze.
Jedná se o obor věnovaný studiu magnetických polí, která se časem nemění..
V prvním případě Statics předpokládá, že objekt je modelován, jako by to byl bod částice nebo materiálu, bez měřitelné velikosti, ale ano, s hmotou..
Když se s tělem zachází jako s částicí, říkáme, že je ve statické rovnováze, když je výsledná síla na ni nulová.
Realističtější model předpokládá, že objekty jsou rozšířená tělesa složená z mnoha částic, což znamená, že síly lze aplikovat na různé body.
To je velmi důležité, protože tyto účinky mohou být:
-Dynamický, související s pohybem nebo jeho nedostatkem,
-Deformátoři, změnami tvaru, kterými procházejí těla vystavená silám.
Statics předpokládá, že objekty jsou tuhé a nedeformovatelné, proto nezkoumá deformační účinky, ale dynamické..
Vzhledem k tomu, že rozměry studovaného objektu jsou měřitelné, lze síly aplikovat na různá místa a je možné, že i když jej nepřenášejí, mohou jej otáčet. V tomto případě by objekt již nebyl ve statické rovnováze.
Aplikace statiky jsou všude, proto má nejvíce využití právě odvětví mechaniky, i když si to mnohokrát neuvědomujeme:
Principy statiky lze aplikovat na nábytek, skříně, spotřebiče, lampy, knihy a na jakýkoli předmět v klidu v interiéru domu. Neustále zajišťujeme, aby věci nespadly, nepřevrhly se nebo náhodou nezměnily místo.
Stejným způsobem stavitelé budov, které obýváme, dbají na to, aby se nezhroutili nebo nezažili pohyby ohrožující životy obyvatel..
Tyto principy se uplatňují také při stavbě silnic a mostů..
Statika se uplatňuje také při konstrukci a konstrukci dílů pro strojní zařízení.
Některé části jsou samozřejmě mobilní, jiné nikoli. Proto inženýři dbají na to, aby se vyrobené stroje nespadly, nevybuchly ani se nerozpadly..
Základem statiky je studium sil a akcí, které vyvíjejí prostřednictvím tří Newtonových zákonů mechaniky:
Tělo zůstává v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu, pokud nevyvážená síla nezpůsobí jeho změnu stavu pohybu..
Součet sil působících na těleso, který se nazývá výsledná síla FR, se rovná součinu hmotnosti m (skalární) krát zrychlení na (vektor).
Pro statiku má Newtonův druhý zákon formu:
FR = 0
Protože klidový nebo rovnoměrný přímočarý pohyb má za následek nulové zrychlení.
Pokud tělo 1 vyvíjí sílu na tělo 2, volá se F12, tělo 2 zase vyvíjí sílu na tělo 1, označené jako Fdvacet jedna, takovým způsobem, že F12 Y Fdvacet jedna mají stejnou intenzitu a opačný směr:
F12 = - Fdvacet jedna
Již jsme řekli, že je možné, že síly, i když nezpůsobují translační pohyb na tělo, mohou v závislosti na způsobu jejich použití způsobit jeho rotaci.
Fyzická velikost, která určuje, zda se tělo otáčí, se nazývá točivý moment nebo moment síly, označeno jako M.
Točivý moment nebo moment síly F záleží na intenzitě tohoto vektoru r to jde od bodu aplikace stejného k ose otáčení a nakonec k úhlu aplikace. To vše prostřednictvím křížového produktu nebo vektorového produktu mezi r Y F:
M = r X F (Jednotky SI: N.m)
Objekt se může otáčet kolem různých os, proto se moment vždy počítá kolem určité osy. A aby tělo zůstalo statické, je nutné, aby všechny okamžiky byly nulové.
Jsou nezbytnými podmínkami pro to, aby tuhá tělesa byla ve statické rovnováze, a proto se jim říká rovnovážné podmínky:
Součet sil působících na tělo se musí zrušit. V matematické formě:
∑ Fi = 0
Pokud jde o síly, které působí na tělo, jsou rozděleny na vnitřní a vnější.
Vnitřní síly jsou odpovědné za udržování soudržnosti těla. Například auto se skládá z mnoha částí, které při správném členění způsobí, že se strojní zařízení bude pohybovat jako celek díky vnitřním silám mezi klouby dílů..
Co se týče vnějších sil, jsou to síly vyvíjené jinými tělesy na studovaný objekt.
V příkladu automobilu mohou být síly váha vyvíjená Zemí, podpora poskytovaná povrchem působící na kola a tření mezi pneumatikami a vozovkou.
Statics navíc zvažuje řadu podpor, reakcí a vazeb, v závislosti na zvažovaných prvcích a možnostech pohybu, které existují..
Součet momentů kolem libovolné osy musí být také zrušen, což vyjádříme následovně:
∑ Mi = 0
Když jsou na těleso v rovině aplikovány rovnovážné podmínky, musí být síly rozloženy na dvě kartézské složky x a y. Přitom se získají dvě rovnice, jedna pro každou složku.
Druhá rovnovážná podmínka nám umožňuje v průběhu okamžiků přidat třetí rovnici.
Na druhou stranu u trojrozměrných objektů počet rovnic stoupá na 6.
Je třeba poznamenat, že dodržení rovnovážných podmínek je nezbytné k zajištění statické rovnováhy těla..
Ale to nestačí, protože existují případy, kdy jsou tyto podmínky splněny, ale nemůžeme zajistit, aby byl objekt v rovnováze. To se stane, když dochází k relativnímu pohybu mezi částmi objektu, to znamená, že těleso je částečně vázané.
Zatím žádné komentáře