De dynamisk balanse Det er tilstanden der et bevegelig objekt ideelt sett blir representert som en partikkel når bevegelsen er ensartet rettlinjet. Dette fenomenet oppstår når summen av eksterne krefter som virker på den blir kansellert..
Det antas ofte at hvis det ikke er noe netto eller resulterende kraft på et objekt, er hvile den eneste mulige konsekvensen. Eller også at for at et legeme skal være i balanse, må det ikke være noen kraft som virker.
I virkeligheten er likevekt fraværet av akselerasjon, og derfor er konstant hastighet fullt mulig. Katten i figuren kan bevege seg uten akselerasjon.
Et objekt med ensartet sirkelbevegelse er ikke i dynamisk likevekt. Selv om hastigheten er konstant, er det en akselerasjon rettet mot sentrum av omkretsen som holder den på banen. Denne akselerasjonen er ansvarlig for å endre hastighetsvektoren riktig.
Nullhastigheten er en bestemt situasjon av likevekten til en partikkel, tilsvarende å bekrefte at objektet er i ro.
Når det gjelder å betrakte objekter som partikler, er dette en veldig nyttig idealisering når man beskriver deres globale bevegelse. I virkeligheten er de bevegelige objektene som omgir oss sammensatt av et stort antall partikler hvis individuelle undersøkelse ville være tungvint..
Artikkelindeks
Dette prinsippet tillater å erstatte handlingen av flere krefter på et objekt med en ekvivalent som kalles resulterende kraft FR eller nettokraft FN, som i dette tilfellet er null:
F1 + F2 + F3 +…. = FR = 0
Der kreftene F1, F2, F3…., Fi er de forskjellige kreftene som virker på kroppen. Summasjonsnotasjonen er en kompakt måte å uttrykke den på:
Så lenge en ubalansert kraft ikke griper inn, kan objektet fortsette å bevege seg på ubestemt tid med konstant hastighet, siden bare en kraft kan endre dette panoramaet.
Når det gjelder komponentene i den resulterende kraften, uttrykkes tilstanden for dynamisk likevekt for en partikkel som følger: Fx = 0; Fy = 0; Fz = 0.
For partikkelmodellen er tilstanden FR = 0 tilstrekkelig garanti for likevekt. Imidlertid, når man tar hensyn til dimensjonene til mobilen som studeres, er det muligheten for at objektet kan rotere.
Rotasjonsbevegelsen innebærer at det eksisterer en akselerasjon, derfor er de roterende kroppene ikke i dynamisk likevekt. Vendingen av en kropp krever ikke bare deltakelse av en styrke, men det er nødvendig å bruke den på et passende sted.
For å kontrollere dette kan en tynn stang i lengden plasseres på en friksjonsfri overflate, for eksempel en frossen overflate eller et høyt polert speil eller glass. Normalen balanserer vekten vertikalt, og ved å påføre to krefter F1 og F2 av samme størrelse horisontalt, i henhold til diagrammet i følgende figur, blir hva som skjer bekreftet:
Hvis F1 og F2 påføres som vist til venstre, med en felles handlingslinje, vil stangen være i ro. Men hvis F1 og F2 brukes som vist til høyre, med forskjellige handlingslinjer, selv om de er parallelle, oppstår en medurs rotasjon rundt aksen som går gjennom sentrum.
I dette tilfellet utgjør F1 og F2 et par krefter eller bare et par.
Effekten av dreiemoment er å produsere en rotasjon på et utvidet objekt som stangen i eksemplet. Vektorens størrelsesstyrke kalles dreiemoment eller også moment of a force. Den er betegnet som τ og beregnes av:
τ = r x F
I dette uttrykket er F den påførte kraften og r er vektoren som går fra rotasjonsaksen til kraftens påføringspunkt (se figur 2). Retningen til τ er alltid vinkelrett på planet der F og r ligger og enhetene i det internasjonale systemet er N.m.
For eksempel er retningen av momentene produsert av F1 og F2 mot papiret, i henhold til reglene for vektorproduktet.
Selv om kreftene avbryter hverandre, gjør ikke dreiemomentene det. Og resultatet er den viste rotasjonen.
Det er to betingelser som må oppfylles for å garantere balansen mellom et utvidet objekt:
Det er en kasse eller koffert som veier 16 kg-f, som glir nedover et skrått plan med konstant hastighet. Helningsvinkelen til kilen er θ = 36º. Svar:
a) Hva er størrelsen på den dynamiske friksjonskraften som er nødvendig for at kofferten skal gli med konstant hastighet?
b) Hvor mye er koeffisienten for kinetisk friksjon?
c) Hvis høyden h på det skråplanet er 3 meter, må du finne nedstigningshastigheten til bagasjerommet og vite at det tar 4 sekunder å komme til bakken..
Stammen kan behandles som om det var en partikkel. Av denne grunn vil kreftene bli påført på et punkt som ligger omtrent i sentrum, og som hele dens masse kan antas å være konsentrert. Det er på dette punktet du vil bli sporet.
Vekten W er den eneste kraften som ikke faller på en av koordinataksene og må spaltes i to komponenter: Wx og Wy. Denne nedbrytningen er vist i diagrammet (figur 3).
Det er også praktisk å overføre vekten til enheter i det internasjonale systemet, som det er nok til å multiplisere med 9,8:
Wy = W. cosθ = 16 x 9,8 x cos 36º N = 126,9 N
Wx = W. sinθ = 16 x 9,8 x sin 36º = 92,2 N
Langs den horisontale aksen er den horisontale komponenten av vekten Wx og den dynamiske eller kinetiske friksjonskraften fk, som motarbeider bevegelsen.
Ved å velge den positive retningen i retning av bevegelsen, er det lett å se at Wx er ansvarlig for at blokken går nedoverbakke. Og siden friksjon er imot, i stedet for å gli raskt, har blokken muligheten til å gli med konstant hastighet nedoverbakke.
Den første likevektstilstanden er tilstrekkelig, siden vi behandler stammen som en partikkel, som vi er sikre på i uttalelsen om at den er i dynamisk likevekt:
Wx - fk = 0 (ingen akselerasjon i horisontal retning)
fk = 92,2 N
Størrelsen på den dynamiske friksjonen er konstant og er gitt av fk = μk N. Dette betyr at den dynamiske friksjonskraften er proporsjonal med det normale og størrelsen på dette kreves for å kjenne friksjonskoeffisienten.
Når man observerer frikroppsdiagrammet, kan man se at på den vertikale aksen har vi den normale kraften N, som kilen utøver på stammen og er rettet oppover. Hun er balansert med den vertikale delen av vekten Wy. Å velge opp som en positiv sans og bruke Newtons andre lov og likevektstilstand resulterer:
N - Wy = 0 (det er ingen bevegelse langs den vertikale aksen)
Derfor:
N = Wy = 126,9 N
fk = μk N
μk = fk / N = 92,2 /126,9= 0,73
Den totale avstanden som stammen kjører fra toppen av kilen til bakken, er funnet ved trigonometri:
d = h / sin 36º = 3 / sin 36º m = 5,1 m.
For å beregne hastigheten brukes definisjonen for ensartet rettlinjet bevegelse:
v = d / t = 5,1 m / 4 s = 1,3 m / s
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.