De Statisk Det er grenen av Mekanikk som studerer balansen mellom stive kropper, underlagt handling fra forskjellige krefter. Når et legeme er stivt, endrer ikke partiklene som utgjør det sine relative posisjoner, og objektet er derfor ikke-deformerbart..
Slike objekter kan være i likevekt enten de er i ro (statisk likevekt) eller hvis de beveger seg (dynamisk likevekt), bare i sistnevnte tilfelle, må bevegelsen være ensartet rettlinjet.
Når det gjelder strukturer som bygninger, broer og veier, er statisk balanse av stor interesse, slik at konstruksjonen forblir stabil over tid, for eksempel den øvre romerske akvedukten.
Men Statics er ikke begrenset til sivilingeniørfeltet. Det gjelder også balansen mellom elektrisk ladede partikler og gjenstander nedsenket i kontinuerlige medier, som luft og vann..
Artikkelindeks
Statikk hadde en tidlig historisk utvikling som skyldtes behovet for å bygge faste strukturer etter hvert som byene ble etablert. De gamle egypterne etterlot monumentene sine som bevis; de kjente enkle maskiner som trinser, spaker og skråplan.
Andre sivilisasjoner i den antikke verden, hvis monumenter overlever den dag i dag, kjente også de grunnleggende prinsippene, men det var grekerne som begynte å systematisere studiet sitt.
Den store greske fysikeren Archimedes fra Syracuse (287-212 f.Kr.) etablerte grunnlaget for bruken av spaken og balansen mellom nedsenkede kropper - hydrostatikk-.
Senere ga andre store forskere som Leonardo og Galileo viktige bidrag. Sistnevnte konstaterte at en nettokraft ikke var nødvendig for å opprettholde bevegelsen til en kropp (dynamisk likevekt).
Også bemerkelsesverdig er Simon Stevin (1548-1620), den første som observerer det hydrostatiske paradokset og beskriver likevekten til legemer på det skråplanet.
Senere ga Isaac Newton (1642-1727) formuleringen av statikk den siste impulsen med sine tre mekaniske lover.
Det neste bidraget å nevne på grunn av dets relevans ble gitt av D'Alembert og begrepet treghetskraft. Takket være dette er det mulig å studere dynamiske problemer gjennom begrepet likevekt..
Av den lange listen over forskere og ingeniører som bidro til statikk, må vi nevne navnene på Euler og Lagrange, som utviklet matematiske teknikker for å forme dets applikasjoner..
Ordet statisk kommer fra det greske ordet for å betegne det som er stasjonært.
Denne viktige grenen av Mekanikk er grunnlaget for konstruksjonene vi bor i, og ikke bare det, siden det er andre felt der dets prinsipper brukes:
Studer balansen mellom kroppene i luften.
Bruk statikkprinsippene på legemer nedsenket i vann eller andre væsker.
Viktig gren av elektromagnetisme som studerer elektriske ladninger i statisk likevekt.
Det er grenen dedikert til studiet av magnetfelt som ikke varierer over tid..
I første omgang antar Statics at et objekt er modellert som om det var et partikkel- eller materialpunkt, uten målbar størrelse, men ja, med masse..
Når kroppen blir behandlet som en partikkel, sier vi at den er i statisk likevekt når den resulterende kraften på den er null.
En mer realistisk modell forutsetter at gjenstandene er utvidede kropper, sammensatt av en mengde partikler, noe som betyr at kreftene kan påføres forskjellige punkter.
Dette er veldig viktig, siden disse effektene kan være:
-Dynamisk, relatert til bevegelse eller mangel på det,
-Deformorer, av endringene i form som legemer som utsettes for krefter gjennomgår.
Statikk antar at gjenstander er stive og ikke-deformerbare, derfor studerer de ikke deformasjonseffektene, men de dynamiske..
Siden dimensjonene til objektet som studeres er målbare, kan kreftene påføres forskjellige steder, og det er mulig at selv om de ikke overfører det, kan de få det til å rotere. I dette tilfellet ville objektet ikke lenger være i statisk likevekt.
Anvendelsene til Statics er overalt, og det er derfor det er mekanikken som har mest bruk, selv om vi mange ganger ikke er klar over det:
Prinsippene i Statics kan brukes på møbler, skap, hvitevarer, lamper, bøker og alle gjenstander som er i ro i det indre av et hus. Vi sørger kontinuerlig for at ting ikke faller, velter eller skifter plass ved et uhell.
På samme måte sørger byggherrene for bygningene vi bor for at de ikke kollapser eller opplever bevegelser som truer innbyggernes liv..
Disse prinsippene brukes også i bygging av veier og broer..
Statics brukes også i design og konstruksjon av deler til maskiner.
Noen deler er åpenbart mobile, men andre ikke. Det er grunnen til at ingeniører sørger for at maskinene som bygges ikke kollapser, eksploderer eller smuldrer på noen måte..
Grunnlaget for Statics er studiet av kreftene og handlingene de utøver gjennom Newtons tre mekaniske lover:
En kropp forblir i ro, eller i jevn rettlinjet bevegelse, med mindre en ubalansert kraft får den til å endre sin bevegelsestilstand..
Summen av kreftene som virker på et legeme, kalt den resulterende kraften FR, tilsvarer masseproduktet m (en skalar) ganger akselerasjon til (en vektor).
For statikk tar Newtons andre lov form:
FR = 0
Siden hvile eller ensartet rettlinjet bevegelse resulterer i null akselerasjon.
Hvis kropp 1 utøver en kraft på kropp 2, kalt F12, kropp 2 utøver i sin tur en kraft på kropp 1, betegnet som Ftjueen, på en slik måte at F12 Y Ftjueen har samme intensitet og motsatt retning:
F12 = - Ftjueen
Vi sa tidligere at det er mulig at krefter, selv om de ikke forårsaker translasjonsbevegelse til kroppen, kan, avhengig av måten de påføres på, få den til å rotere.
Vel, den fysiske størrelsen som avgjør om et legeme roterer eller ikke kalles dreiemoment eller øyeblikk av en styrke, betegnet som M.
Dreiemomentet eller momentet til en kraft F avhenger av intensiteten til dette, vektoren r som går fra applikasjonspunktet til det samme til rotasjonsaksen, og til slutt, applikasjonsvinkelen. Alt dette gjennom kryssproduktet eller vektorproduktet mellom r Y F:
M = r x F (SI-enheter: N.m)
Et objekt kan rotere rundt forskjellige akser, derfor beregnes øyeblikket alltid om en bestemt akse. Og for at kroppen skal forbli statisk, er det nødvendig at alle øyeblikk er null.
De er de nødvendige forhold for at et stivt fast stoff skal være i statisk likevekt, og det er derfor de er kjent som likevektsforhold:
Summen av kreftene som virker på kroppen må avbrytes. I matematisk form:
∑ FJeg = 0
Når det gjelder kreftene som virker på en kropp, er disse delt inn i indre og ytre.
Interne krefter er ansvarlige for å holde kroppen sammenhengende. For eksempel består en bil av mange deler, som, når de er ordentlig ledd, får maskinen til å bevege seg som helhet, takket være de indre kreftene mellom leddene på delene..
For deres del er eksterne krefter de som utøves av andre kropper på objektet som studeres.
I eksemplet på bilen kan kreftene være vekten som utøves av jorden, støtten fra overflaten, påført hjulene og friksjonen mellom dekk og fortau.
I tillegg vurderer Statics en rekke støtter, reaksjoner og bånd, avhengig av hvilke elementer som er vurdert og bevegelsesmulighetene som finnes..
Oppsummeringen av øyeblikkene rundt en vilkårlig akse må også annulleres, noe vi uttrykker som følger:
∑ MJeg = 0
Når likevektsforhold påføres et legeme i planet, må kreftene spaltes i de to kartesiske komponentene x og y. Ved å gjøre dette oppnås to ligninger, en for hver komponent.
Den andre likevektstilstanden lar oss gjennom øyeblikkene legge til en tredje ligning.
På den annen side stiger antall ligninger for tredimensjonale objekter til 6.
Det skal bemerkes at overholdelse av likevektsforholdene er nødvendig for å sikre et statisk likevekt i et legeme..
Men det er ikke nok, siden det er tilfeller der disse vilkårene er oppfylt, men vi kan ikke sikre at objektet er i likevekt. Dette er hva som skjer når det er relativ bevegelse mellom delene av objektet, det vil si at det faste stoffet er delvis bundet.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.