De Statisk Det är en gren av mekanik som studerar balansen mellan styva kroppar, under förutsättning att olika krafter verkar. När en kropp är stel ändrar inte partiklarna som utgör den relativa positionen och därför är objektet icke-deformerbart..
Sådana objekt kan vara i jämvikt oavsett om de är i vila (statisk jämvikt) eller om de rör sig (dynamisk jämvikt), bara i det senare fallet måste rörelsen vara enhetlig rätlinjig.
När det gäller strukturer som byggnader, broar och vägar är statisk balans av stort intresse, så att konstruktionen förblir stabil över tid, såsom den övre romerska akvedukten.
Men Statics är inte begränsat till området civilingenjör. Det är också tillämpligt på balansen mellan elektriskt laddade partiklar och föremål nedsänkta i kontinuerliga medier, såsom luft och vatten..
Artikelindex
Statik hade en tidig historisk utveckling som härrörde från behovet av att bygga fasta strukturer när städerna etablerades. De forntida egyptierna lämnade sina monument som bevis; de kände till enkla maskiner som remskivor, spakar och lutande plan.
Andra civilisationer i den antika världen, vars monument överlever till denna dag, kände också till de grundläggande principerna, men det var grekerna som började systematisera sin studie.
Den stora grekiska fysikern Archimedes från Syracuse (287-212 f.Kr.) grundade grunden för användningen av spaken och balansen mellan nedsänkta kroppar - hydrostatik-.
Senare gjorde andra stora forskare som Leonardo och Galileo viktiga bidrag. Den senare konstaterade att en nettokraft inte var nödvändig för att upprätthålla en kropps rörelse (dynamisk jämvikt).
Också anmärkningsvärt är Simon Stevin (1548-1620), den första som observerar den hydrostatiska paradoxen och som beskriver kroppens jämvikt i det lutande planet.
Senare gav Isaac Newton (1642-1727) formuleringen av statik den sista impulsen med sina tre mekaniklagar.
Nästa bidrag att nämna på grund av dess relevans gjordes av D'Alembert och begreppet tröghetskraft. Tack vare detta är det möjligt att studera dynamiska problem genom begreppet jämvikt..
Av den långa listan över forskare och ingenjörer som bidragit till statik måste vi nämna namnen på Euler och Lagrange, som utvecklat matematiska tekniker för att forma dess tillämpningar..
Ordet statisk kommer från det grekiska ordet för att beteckna det som är stillastående.
Denna viktiga gren av mekanik är grunden för de konstruktioner vi bor i, och inte bara det, eftersom det finns andra områden där dess principer tillämpas:
Studera balansen mellan kroppar i luften.
Tillämpa principerna för statik på kroppar nedsänkta i vatten eller andra vätskor.
Viktig gren av elektromagnetism som studerar elektriska laddningar i statisk jämvikt.
Det är den gren som är avsedd för studier av magnetfält som inte varierar över tiden..
I första hand antar Statics att ett objekt modelleras som om det vore en partikel- eller materialpunkt, utan mätbar storlek, men ja, med massa..
När kroppen behandlas som en partikel säger vi att den är i statisk jämvikt när den resulterande kraften på den är noll.
En mer realistisk modell förutsätter att föremålen är förlängda kroppar, som består av en mängd partiklar, vilket innebär att krafterna kan appliceras på olika punkter.
Detta är mycket viktigt, eftersom dessa effekter kan vara:
-Dynamisk, relaterad till rörelse eller brist på den,
-Deformorer, av de förändringar i form som kroppar som utsätts för krafter genomgår.
Statik antar att föremål är styva och icke-deformerbara, därför studerar de inte deformationseffekterna utan de dynamiska..
Eftersom måtten på objektet som studeras är mätbara kan krafterna appliceras på olika platser och det är möjligt att, även om de inte överför det, kan de få det att rotera. I det här fallet skulle objektet inte längre vara i statisk jämvikt.
Tillämpningarna av Statics finns överallt, varför det är den gren av Mekanik som har mest nytta, även om vi många gånger inte inser det:
Principerna i Statics kan tillämpas på möbler, skåp, apparater, lampor, böcker och på alla föremål som vilar i husets interiör. Vi ser ständigt till att saker inte faller, välter eller byter plats av misstag.
På samma sätt ser byggarna av de byggnader vi bor till att de inte kollapsar eller upplever rörelser som äventyrar invånarnas liv..
Dessa principer tillämpas också vid konstruktion av vägar och broar..
Statics tillämpas också vid konstruktion och konstruktion av delar till maskiner.
Vissa delar är uppenbarligen mobila, men andra inte. Det är därför ingenjörerna ser till att den byggda maskinen inte kollapsar, exploderar eller smuler ner på något sätt..
Grunden för Statics är studiet av krafterna och de handlingar de utövar genom Newtons tre mekaniklagar:
En kropp förblir i vila eller i enhetlig rätlinjig rörelse, såvida inte en obalanserad kraft får den att ändra sitt rörelsetillstånd..
Summan av de krafter som verkar på en kropp, kallad den resulterande kraften FR, motsvarar massaprodukten m (en skalar) gånger acceleration till (en vektor).
För statik tar Newtons andra lag formen:
FR = 0
Eftersom vila eller enhetlig rätlinjig rörelse resulterar i nollacceleration.
Om kropp 1 utövar en kraft på kropp 2, kallas F12, kropp 2 i sin tur utövar en kraft på kropp 1, betecknad som Ftjugoett, på ett sådant sätt att F12 Y Ftjugoett har samma intensitet och motsatt riktning:
F12 = - Ftjugoett
Vi sa tidigare att det är möjligt att krafter, även om de inte orsakar translationell rörelse till kroppen, kan, beroende på hur de appliceras, få den att rotera.
Tja, den fysiska storleken som avgör om en kropp roterar eller inte kallas vridmoment eller ögonblick av en kraft, betecknas som M.
Momentet eller momentet för en kraft F beror på intensiteten av detta, vektorn r som går från samma applikationspunkt till rotationsaxeln och slutligen appliceringsvinkeln. Allt detta genom tvärprodukten eller vektorprodukten mellan r Y F:
M = r x F (SI-enheter: N.m)
Ett objekt kan rotera runt olika axlar, därför beräknas ögonblicket alltid kring en viss axel. Och för att kroppen ska förbli statisk är det nödvändigt att alla ögonblick är noll.
De är de nödvändiga förutsättningarna för att ett styvt fast ämne ska vara i statisk jämvikt, varför de är kända som jämviktsförhållanden:
Summan av de krafter som verkar på kroppen måste avbrytas. I matematisk form:
∑ Fi = 0
När det gäller de krafter som verkar på en kropp är dessa uppdelade i inre och yttre.
Interna krafter är ansvariga för att hålla kroppen sammanhängande. Till exempel består en bil av många delar som, när de är ordentligt ledade, får maskinen att röra sig som helhet tack vare de inre krafterna mellan delarnas fogar..
För sin del är externa krafter de som utövas av andra kroppar på det objekt som studeras.
I exemplet med bilen kan krafterna vara vikten som utövas av jorden, stödet från ytan, applicerat på hjulen och friktionen mellan däcken och trottoaren.
Dessutom överväger Statics ett antal stöd, reaktioner och band, beroende på vilka faktorer som beaktas och de möjligheter till rörelse som finns..
Sammanfattningen av momenten kring en godtycklig axel måste också ogiltigförklaras, vilket vi uttrycker på följande sätt:
∑ Mi = 0
När jämviktsförhållanden tillämpas på en kropp i planet måste krafterna sönderdelas i de två kartesiska komponenterna x och y. På så sätt erhålls två ekvationer, en för varje komponent.
Det andra jämviktsförhållandet tillåter oss genom ögonblicken att lägga till en tredje ekvation.
Å andra sidan stiger antalet ekvationer för tredimensionella objekt till 6.
Det bör noteras att efterlevnad av jämviktsförhållandena är nödvändig för att säkerställa en kropps statiska jämvikt..
Men det räcker inte, eftersom det finns fall där dessa villkor är uppfyllda, men vi kan inte se till att objektet är i jämvikt. Det här är vad som händer när det finns relativ rörelse mellan objektets delar, det vill säga det fasta materialet är delvis bunden.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.