Statika je ... Teoretična mehanika, statika

Statics - To je znanost

Koncept statike

Temelji statike so bili postavljeni pred več kot 2200 leti, ko sta stari grški matematik Arhimedes in drugi znanstveniki tistega časa proučevali okrepitvene lastnosti in izum preprosti mehanizmi, kot sta vzvod in os. Statika je del mehanike, ki se ukvarja s silami, ki delujejo na počitkah v pogojih ravnovesja.

To je oddelek fizike, ki omogoča analitične in grafične postopke, ki so potrebni za določitev in opis teh neznanih sil. Oddelek "statika" (fizika) igra pomembno vlogo v številnih panogah inženirskih, mehanskih, civilnih, letalskih in bioinženjeringih, ki se ukvarjajo z različnimi posledicami sil. Ko se telo počiva ali se giblje z enakomerno hitrostjo, potem govorimo o tem področju fizike. Statična je študija telesa v ravnotežju.

Metode in rezultati tega oddelka znanosti so se izkazali za zelo koristne pri načrtovanju zgradb, mostov in jezov ter žerjavov in drugih podobnih mehanskih naprav. Da bi lahko izračunali velikost takšnih konstrukcij in opreme, morajo arhitekti in inženirji najprej določiti sile, ki delujejo na njihovih med seboj povezanih delih.

Aksiomi statike

Statika je veja fizike, ki proučuje pogoje, pod katerimi mehanski in drugi sistemi ostanejo v določenem stanju, ki se s časom ne spreminja. Ta del fizike temelji na petih osnovnih aksiomih:

1. Trdna je v stanju statičnega ravnovesja, če na njej delujejo dve sili iste intenzitete, ležijo na isti liniji delovanja in so usmerjeni v nasprotnih smereh vzdolž iste črte.
2. Trdno telo bo v statičnem stanju, dokler ga ne bodo prizadele zunanje sile ali sistem sil.
3. Ekvator dveh sil, ki delujejo na isti materialni točki, je enak vektorju vsote obeh sil. Ta aksiom je predmet načela zbiranja vektorjev.
4. Dve interakcijski telesi reagirajo drug na drugega z dvema silama enako intenzivnostjo v nasprotnih smereh po eni liniji delovanja. To aksiom se imenuje tudi načelo delovanja in reakcije.
5. Če je deformabilno telo v stanju statičnega ravnovesja, se ne bo motilo, če fizično telo ostane v trdnem stanju. Ta aksioma se imenuje tudi načelo strjevanja.

Mehanika in njegovi deli

Fizika, prevedena iz grščine (fizikos - "naravna" in "fizika" - "narava") dobesedno pomeni znanost, ki se ukvarja z naravo. Vključuje vse znane zakone in lastnosti snovi ter sile, ki delujejo na njej, med njimi gravitacijo, toploto, svetlobo, magnetizem, električno energijo in druge sile, ki lahko spremenijo osnovne značilnosti predmetov. Eden od odsekov znanosti je mehanika, ki vključuje tako pomembne podpise kot statiko in dinamiko, pa tudi kinematiko.

Mehanika je veja fizike, ki se ukvarja s preučevanjem sil, predmetov ali teles v mirovanju ali v gibanju. To je ena največjih predmetov na področju znanosti in tehnologije. Statične naloge vključujejo preučevanje stanja teles pod vplivom različnih sil. Kinematika je veja fizike (mehanike), ki proučuje gibanje predmetov ne glede na sile, ki povzročajo gibanje.

Teoretična mehanika: statika

Mehanika je fizika, ki obravnava obnašanje teles pod vplivom sil. Obstajajo tri kategorije mehanikov: popolnoma togega telesa, deformabilnih teles in tekočine. Trdno telo je telo, ki se ne deformira pod vplivom sil. Teoretična mehanika (statika - del mehanike popolnoma togega telesa) vključuje tudi dinamiko, ki pa je razdeljena na kinematiko in kinetiko.

Mehanika deformiranega telesa se ukvarja s porazdelitvijo sil znotraj telesa in z deformacijami, ki so nastale v tej povezavi. Te notranje sile povzročajo določene napetosti v telesu, kar lahko v končni fazi povzroči spremembo materiala. Ta vprašanja se proučujejo v času odpornosti na materiale.

Mehanika tekočin je mehanika, ki se ukvarja s porazdelitvijo sil znotraj tekočin ali plinov. Tekočine se pogosto uporabljajo v tehniki. Lahko jih razvrstimo kot nespremenljive ali stisljive. Področja uporabe so hidravlika, vesoljska plovila in mnogi drugi.

Pojem dinamike

Dinamika obravnava silo in gibanje. Edini način za spremembo gibanja telesa je uporaba sile. Poleg moči dinamike proučuje tudi druge fizične koncepte, med katerimi so: energija, zagon, trk, težišče, navor in moment vztrajnosti.

Statična in dinamična sta popolnoma nasprotna stanja. Dinamika je doktrina teles, ki niso v ravnovesju in obstaja pospešek. Kinetika obravnava sile, ki povzročajo gibanje, ali sile, ki nastanejo kot posledica gibanja. V nasprotju s tako pojmovanjem kot statiko je kinematika doktrina gibanja telesa, v kateri se dejansko ne upošteva natančno, kako se giblje. Včasih se imenuje "geometrija gibanja".

Kinematika

Kinematična načela se pogosto uporabljajo za analizo določanja položaja, hitrosti in pospeševanja v različnih delih opreme med delovanjem. Kinematika upošteva gibanje točke, telesa in sistema teles brez upoštevanja vzrokov gibanja. Motion opisuje vektor količin, kot so premik, hitrost in pospešek, skupaj z referenčnim okvirjem. Različni problemi v kinematiki so rešeni z uporabo enačbe gibanja.

Mehanika - statika: temeljne količine

Zgodovina mehanike ima več kot eno stoletje. Osnovna načela statike so bila razvita že davno. V času zgodnjih civilizacij so bile potrebne vse vrste vzvodov, nagnjenih ravnin in drugih načel, da bi na primer zgradili tako velike strukture kot piramide.

Temeljne količine v mehaniki so dolžina, čas, masa in sila. Prvi trije se imenujejo absolutni, neodvisni drug od drugega. Sila ni absolutna vrednost, ker je povezana s spremembami mase in hitrosti.

Dolžina

Dolžina je vrednost, ki se uporablja za opis položaja točke v prostoru glede na drugo točko. Ta razdalja se imenuje standardna enota dolžine. Standardna enota za merjenje dolžine je meter. Ta standard je bil oblikovan in izboljšan v mnogih letih. Sprva je bilo deset milijoninec del zemeljskega površinskega kvadranta, s katerim je bilo precej težko meriti. 20. oktobra 1983 je bil meter opredeljen kot dolžina poti, ki jo je potovala svetloba v vakuumu za 1 / 299.792.458 sekund.

Čas

Čas je določen interval med dvema dogodkoma. Standardna standardna enota časa je druga. Drugi je bil prvotno opredeljen kot 1 / 86,4 sekundarnega obdobje revolucije Zemlje okoli svoje osi. Leta 1956 je bila opredelitev druge izboljšana in znašala 1 / 31.556 časa, potrebnega za celotni promet, ki ga Zemlja naredi okoli Sonca.

Teža

Masa je lastnost materije. Lahko se šteje za količino snovi v telesu. Ta kategorija določa vpliv gravitacije na telo in odpornost na spremembe v gibanju. Ta odpornost na spremembe v gibanju se imenuje inercija, ki je rezultat telesne mase. Skupna enota mase je kilogram.

Moč

Moč je izpeljana enota, vendar je zelo pomembna enota pri študiji mehanike. Pogosto je opredeljen kot delovanje enega telesa na drugega in je lahko ali pa tudi ne rezultat neposrednega stika med organi. Gravitacijske in elektromagnetne sile so primeri rezultat takega vpliva. Obstajata dva načela vpliva, sile, ki se nagibajo k spremembi gibanja sistema in ki se nagibajo k deformaciji. Osnovna enota sile je Newtonova SI sistem in funtov v angleškem sistemu.

Equations of equilibrium

Statika kaže, da so zadevni subjekti popolnoma toga. Vsota vseh sil, ki delujejo na telo v stanju počitka, mora biti nič, to pomeni, da se sodelujoče sile uravnotežijo in ne bi smelo biti nagnjenosti k silam, ki bi lahko obrnile telo okoli katere koli osi. Ti pogoji so neodvisni drug od drugega in njihov izraz v matematični obliki so tako imenovane ravnovesne enačbe.

Obstajajo tri ravnotežne enačbe, zato se lahko izračunajo samo tri neznane sile. Če je več kot treh neznanih sil, to pomeni, da so komponente v strukturi ali stroju nekoliko večje, kot je potrebno za podporo določenim obremenitvam, ali da obstaja več omejitev, kot je potrebno, da se telo premika.

Takšne nepotrebne komponente ali omejitve se imenujejo odvečne (na primer, tabela na štirih nogah je ena redundantna), sistem sile pa je statično nedoločen. Število enačb, ki so na voljo v statiki, je omejeno, saj je vsaka trdna snov pod nobenimi pogoji ne glede na obliko in velikost.