Statika je ... Teoretická mechanika, statika

Statika je veda metód kvantifikácie sily interakcie medzi telom. Tieto sily sú zodpovedné za udržiavanie rovnováhy, pohybujúcich sa telies alebo zmenu ich tvaru. V každodennom živote môžete vidieť každý deň rôzne príklady. Pohyb a zmeny tvaru sú rozhodujúce pre funkčnosť umelých aj prírodných objektov.

Koncepcia statiky

Základy statiky boli položené pred viac ako 2200 rokmi, kedy starý grécky matematik Archimedes a ďalší vedci tej doby študovali spevňujúce vlastnosti a vynález jednoduchých mechanizmov , ako sú páka a os. Statika je časť mechaniky, ktorá sa zaoberá silami, ktoré pôsobia na telesá v pokoji v podmienkach rovnováhy.

Toto je časť fyziky, ktorá umožňuje analytické a grafické postupy potrebné na určenie a opis týchto neznámych síl. Časť "statika" (fyzika) zohráva dôležitú úlohu v mnohých odvetviach strojárstva, mechanického, civilného, leteckého a bioinžinierstva, ktoré sa zaoberajú rôznymi dôsledkami síl. Keď je telo v pokoji alebo sa pohybuje rovnomerne, potom je to oblasť fyziky. Statická je štúdium tela v rovnováhe.

Metódy a výsledky tejto časti vedy sa ukázali byť obzvlášť užitočné pri navrhovaní budov, mostov a priehrad, ako aj žeriavov a iných podobných mechanických zariadení. Aby architekti a inžinieri mohli vypočítať veľkosť takýchto konštrukcií a zariadení, musia najprv určiť sily, ktoré pôsobia na ich vzájomne prepojené časti.

Axióny statiky

Statika je oblasť fyziky, ktorá skúma podmienky, za ktorých mechanické a iné systémy zostávajú v určitom stave, ktorý sa časom nemení. Táto časť fyziky je založená na piatich základných axiómoch:

1. Tuhá látka je v stave statickej rovnováhy, ak pôsobia na ňu dve sily rovnakej intenzity, ležia na rovnakej línii pôsobenia a smerujú opačným smerom pozdĺž tej istej línie.
2. Pevné telo bude v statickom stave, kým nebude ovplyvnené vonkajšími silami alebo systémom síl.
3. Rovník dvoch síl pôsobiacich na rovnakom materiálnom bode sa rovná vektorovému súčtu dvoch síl. Táto axióma sa riadi princípom sumárneho vektora.
4. Dve interaktívne telá reagujú navzájom s dvoma silami rovnakej intenzity v opačných smeroch pozdĺž jednej línie pôsobenia. Táto axióm sa tiež nazýva zásada pôsobenia a reakcie.
5. Ak je deformovateľné teleso v stave statickej rovnováhy, nebudú narušené, ak fyzické telo zostane v pevnom stave. Táto axióm sa tiež nazýva zásada tuhnutia.

Mechanika a jej časti

Fyzika, preložená z gréčtiny (fyzika - "prírodná" a "fyzika" - "príroda") doslova znamená vedu, ktorá sa zaoberá prírodou. Zahŕňa všetky známe zákony a vlastnosti hmoty, ako aj sily, ktoré na ňu pôsobia, medzi nimi gravitácia, teplo, svetlo, magnetizmus, elektrická energia a iné sily, ktoré môžu zmeniť základné vlastnosti objektov. Jedným z oblastí vedy je mechanika, ktorá zahŕňa také dôležité podsekcie ako statika a dynamika, ako aj kinematika.

Mechanika je odvetvie fyziky, ktoré sa zaoberá štúdiom síl, objektov alebo telies, ktoré sú v pokoji alebo v pohybe. Jedná sa o jeden z najväčších tém v oblasti vedy a techniky. Problémy v statike zahŕňajú štúdium stavu orgánov pod vplyvom rôznych síl. Kinematika je odvetvie fyziky (mechanika), ktorá študuje pohyb objektov bez ohľadu na sily, ktoré spôsobujú pohyb.

Teoretická mechanika: statika

Mechanika je fyzikálna veda, ktorá zvažuje správanie telies pod vplyvom síl. Existujú tri kategórie mechaniky: absolútne tuhé telo, deformovateľné telieska a kvapalina. Pevné telo je telo, ktoré sa nedeformuje pod pôsobením síl. Teoretická mechanika (statika - súčasť mechaniky absolútne tuhého telesa) zahŕňa aj dynamiku, ktorá je naopak rozdelená na kinematiku a kinetiku.

Mechanizmus deformovaného tela sa zaoberá rozložením síl vo vnútri tela a deformáciami spôsobenými v tomto spojení. Tieto vnútorné sily spôsobujú určité napätie v tele, čo môže v konečnom dôsledku viesť k zmene samotného materiálu. Tieto problémy sa skúmajú v priebehu odolnosti voči materiálom.

Mechanika kvapalín je mechanická časť, ktorá sa zaoberá distribúciou síl v kvapalinách alebo plynoch. Tekutiny sa široko používajú v strojárstve. Môžu byť klasifikované ako nestlačiteľné alebo stlačiteľné. Oblasti použitia sú hydraulika, letectvo a mnoho ďalších.

Koncept dynamiky

Dynamika sa zaoberá silou a pohybom. Jediným spôsobom, ako zmeniť pohyb tela, je použiť silu. Spolu s dynamikou skúma ďalšie fyzické koncepty, medzi ktoré patria: energia, hybnosť, kolízia, ťažisko, krútiaci moment a moment zotrvačnosti.

Statika a dynamika sú úplne opačné stavy. Dynamika je doktrína telies, ktoré nie sú v rovnováhe a zrýchľuje sa. Kinetika sa zaoberá štúdiom síl, ktoré spôsobujú pohyb, alebo sily, ktoré vznikajú v dôsledku pohybu. Na rozdiel od takého pojmu ako statika, kinematika je doktrína pohybu tela, v ktorej sa skutočnosť neberie do úvahy presne ako sa pohyb robí. Niekedy sa nazýva "geometria pohybu".

kinematika

Kinematika sa často používa na analýzu určovania polohy, rýchlosti a zrýchlenia v rôznych častiach zariadenia počas jeho prevádzky. Kinematika zvažuje pohyb bodu, tela a systému telies bez ohľadu na príčiny pohybu. Pohyb je opísaný vektorom množstiev, ako je posunutie, rýchlosť a zrýchlenie spolu s referenčným rámcom. Rôzne problémy v kinematike sú riešené použitím rovnice pohybu.

Mechanika - statika: základné množstvá

História mechaniky má viac ako jedno storočie. Základné princípy statiky boli vyvinuté už dávno. V čase raných civilizácií boli potrebné všetky druhy páčok, naklonené lietadlá a iné princípy, napríklad na stavbu takých obrovských štruktúr, ako sú pyramídy.

Základné množstvá v mechanike sú dĺžka, čas, hmotnosť a sila. Prvé tri sa nazývajú absolútne, nezávislé od seba. Sila nie je absolútna hodnota, pretože súvisí so zmenami hmotnosti a rýchlosti.

dĺžka

Dĺžka je hodnota, ktorá sa používa na popísanie polohy bodu v priestore vzhľadom na iný bod. Táto vzdialenosť sa nazýva štandardná jednotka dĺžky. Štandardná štandardná jednotka na meranie dĺžky je meter. Tento štandard sa vytvoril a zlepšoval po mnoho rokov. Spočiatku to bola jedna desiatka miliónová časť kvadrantu zemského povrchu, s ktorým bolo dosť ťažké robiť merania. 20. októbra 1983 bol merač definovaný ako dĺžka dráhy pokrytej svetlom vo vákuu na 1/29 792 458 sekúnd.

čas

Čas je určitý interval medzi dvoma udalosťami. Štandardná jednotková časová jednotka je druhá. Druhý bol pôvodne definovaný ako 1 / 86,4 priemerného obdobia otáčania Zeme okolo jej osi. V roku 1956 sa vylepšila definícia druhého a dosiahla 1 / 31,556 času potrebného na celkový obrat, ktorý Zem spôsobuje okolo Slnka.

závažia

Hmotnosť je majetkom hmoty. Môže sa to považovať za množstvo látky obsiahnuté v tele. Táto kategória určuje vplyv gravitácie na telo a odolnosť voči zmenám v pohybe. Táto odolnosť voči zmene pohybu sa nazýva zotrvačnosť, ktorá je výsledkom telesnej hmotnosti. Spoločná jednotka hmotnosti je kilogram.

energie

Výkon je odvodená jednotka, ale veľmi dôležitý blok v štúdiu mechaniky. Často sa definuje ako činnosť jedného tela na druhom a môže alebo nemusí byť výsledkom priameho kontaktu medzi telom. Gravitačné a elektromagnetické sily sú príkladmi výsledku takéhoto vplyvu. Existujú dva princípy vplyvu, sily, ktoré majú tendenciu meniť pohyb systému a ktoré majú tendenciu deformovať ho. Základnou jednotkou sily je Newton v systéme SI a libra v anglickom systéme.

Rovnice rovnováhy

Statika naznačuje, že predmetné predmety sú absolútne pevné. Súčet všetkých síl pôsobiacich na telo v pokoji by mal byť nulový, to znamená, že zúčastnené sily sa navzájom vyvažujú a nesmie byť tendencia pre sily schopné otáčať telo okolo akejkoľvek osi. Tieto podmienky sú navzájom nezávislé a ich vyjadrením v matematickej forme sú tzv. Rovnovážne rovnice.

Existujú tri rovnovážne rovnice a preto možno vypočítať len tri neznáme sily. Ak existuje viac ako tri neznáme sily, znamená to, že komponenty v konštrukcii alebo stroji sú o niečo väčšie, než je potrebné na podporu určitých zaťažení, alebo že existujú viac obmedzení, než je potrebné na udržanie pohybu tela.

Takéto nepotrebné komponenty alebo obmedzenia sa nazývajú redundantné (napríklad tabuľka na štyroch nohách má jednu nadbytočnú) a systém sily je staticky neurčitý. Počet dostupných rovníc v statike je obmedzený, pretože každá pevná látka zostáva tuhá za akýchkoľvek podmienok bez ohľadu na tvar a veľkosť.