ТРАНСЛАЦИОНА РАВНОТЕЖА: ОДРЕЂИВАЊЕ, АПЛИКАЦИЈЕ, ПРИМЕРИ - ФИЗИЧКИ - 2025

Транслацијска равнотежа је стање у коме је објекат у целини када се све снаге које делују на њој оффсет, што као резултат нето снаге нула. Математички је еквивалентно рећи ако је Ф ₁ + Ф ₂ + Ф ₃ +…. = 0, где су Ф ₁ , Ф ₂ , Ф ₃ … укључене силе.

Чињеница да је тело у транслацијској равнотежи не значи да је неопходно у мировању. Ово је посебан случај горње дефиниције. Објект је можда у покрету, али у недостатку убрзања, то ће бити једнолико правоцртно кретање.

Слика 1. Транслациони баланс важан је за велики број спортова. Извор: Пикабаи.

Дакле, ако је тело у мировању, наставља се овако. А ако већ има кретање, имат ће сталну брзину. Генерално, кретање било ког објекта је композиција превода и ротација. Пријеводи могу бити приказани на слици 2: линеарни или кривоцртни.

Али ако је једна од тачака објекта фиксирана, једина шанса коју мора да се помери је ротирање. Пример за то је ЦД чији је центар фиксиран. ЦД има могућност ротирања око осе која пролази кроз ту тачку, али не и превођења.

Када предмети имају фиксне тачке или су подржани на површини, говоримо о везама. Везе делују ограничавајући кретања која је објект способан да направи.

Одређивање транслационе равнотеже

За честицу која је у равнотежи важи да се осигура да:

Ф _Р = 0

Или у зброју:

Јасно је да би неко тело могло бити у транслацијској равнотежи, силе које делују на њега морају се надокнадити на неки начин, тако да је њихова резултирајућа вредност једнака нули.

На овај начин објект неће доживети убрзање и све његове честице се одмарају или подлежу правокутним преводима сталном брзином.

Сада, ако се предмети могу окретати, углавном ће. Зато се већина покрета састоји од комбинације превођења и ротације.

Ротирање објекта

Када је ротациона равнотежа важна, можда ће бити потребно да се предмет не ротира. Дакле, морате да учите да ли постоје моменти или моменти који делују на то.

Момент је векторска величина од које зависе ротације. Захтијева примену силе, али тачка примене силе је такође важна. Да бисте разјаснили идеју, размотрите продужени објект на који делује сила Ф и погледајмо да ли је способан да произведе ротацију око неке осе О.

Већ је интуитивно да је гурањем предмета у тачки П снагом Ф могуће да се он окреће око тачке О, окретањем супротном смеру казаљке на сату. Али правац у коме се примењује сила је такође важан. На пример, сила која се примењује на фигуру у средини неће натерати предмет да се окреће, мада га сигурно може померити.

Слика 2. Различити начини примене силе на велики предмет, само се на слици крајње лево добије ефекат ротације. Извор: селф маде.

Примена силе директно на тачку О такође неће окренути предмет. Дакле, јасно је да се за постизање ротационог ефекта сила мора применити на одређеној удаљености од оси ротације и његова линија деловања не сме да прође кроз ту осовину.

Дефиниција обртног момента

Закретни момент или момент силе, означен као τ, векторски магнитуд задужен за састављање свих ових чињеница, дефинисан је као:

Вектор р је усмерен од осе ротације до тачке примене силе и важно је учешће угла између р и Ф. Због тога се величина обртног момента изражава као:

Најефикаснији обртни момент настаје када су р и Ф окомити.

Ако је пожељно да нема ротације или да се они одвијају са константним угаоним убрзањем, потребно је да сума обртних момента који делују на објекат буде нула, аналогно оној која се сматра силама:

Равнотежни услови

Равнотежа значи стабилност, хармонију и равнотежу. Да би покрет објекта имао ове карактеристике, морају се примијенити услови описани у претходним одјељцима:

1) Ф ₁ + Ф ₂ + Ф ₃ +…. = 0

2) τ ₁ + τ ₂ + τ ₃ +…. = 0

Први услов гарантује транслацијску равнотежу, а други, ротациону равнотежу. Обе се морају испунити да би циљ остао у статичкој равнотежи (одсуство било каквог кретања).

Апликације

Услови равнотеже су применљиви на многе грађевине, јер када се граде зграде или разни предмети, то се врши са намером да њихови делови остану у истом релативном положају. Другим речима, објект се не распада.

Ово је на пример важно приликом изградње мостова који стоје чврсто под ногама или приликом пројектовања стамбених структура које не мењају положај или имају тенденцију превртања.

Иако се верује да је једнолико правоугаоно кретање екстремно поједностављење кретања, које се у природи ретко дешава, мора се имати на уму да је брзина светлости у вакууму константна, а брзина звука и у ваздуху, ако сматрају средину хомогеном.

У многим мобилним конструкцијама које је створио човјек важно је одржавати константну брзину: на пример, на покретним степеницама и монтажним линијама.

Примери

Ово је класична вежба напетости која држи лампу у равнотежи. Познато је да лампа тежи 15 кг. Пронађите јачине напрезања које су потребне да бисте је задржали у овом положају.

Слика 3. Равнотежа лампе је загарантована применом услова транслационе равнотеже. Извор: селф маде.

Решење

Да бисмо га решили, усредсредили смо се на чвор у коме се састају три жице. Одговарајући дијаграми слободног тела за чвор и за лампу приказани су на горњој слици.

Тежина лампе је В = 5 Кг. 9,8 м / с ² = 49 Н. Да би лампа била у равнотежи, довољно је да се испуни први услов равнотеже:

Напони Т ₁ и Т ₂ мора бити декомпоновати:

То је систем две једначине са двије непознате, чији одговор је: Т ₁ = 24.5 Н и Т ₂ = 42,4 Н.

Референце

1. Рек, А. 2011. Основе физике. Пеарсон. 76 - 90.
2. Серваи, Р., Јеветт, Ј. (2008). Физика за науку и инжењерство. Свезак 1. 7 ^ма . Ед. Ценгаге Леарнинг. 120-124.
3. Серваи, Р., Вулле, Ц. 2011. Основе физике. 9 ^на ед. Ценгаге Леарнинг. 99-112.
4. Типпенс, П. 2011. Физика: појмови и апликације. 7тх Едитион. МацГрав Хилл. 71 - 87.
5. Валкер, Ј. 2010. Физика. Аддисон Веслеи. 332 -346.