Bestemmelse av translasjonsbalanse, applikasjoner, eksempler

Han Translasjonsbalanse Det er en tilstand der et objekt som en helhet er når alle kreftene som virker på den blir kompensert, noe som resulterer i en tomhetskraft. Matematisk tilsvarer det å si at f₁+ F₂ +  F₃ +.. . = 0, å være f₁, F₂,  F₃... Kreftene involvert.

At et organ er i translasjonsbalanse, betyr ikke at det nødvendigvis er i ro. Dette er et spesielt tilfelle av den forrige definisjonen. Objektet kan være i bevegelse, men i mangel av akselerasjon vil dette være en jevn rettlinjet bevegelse.

Figur 1. Oversettelsesbalansen er viktig for et stort antall idretter. Kilde: Pixabay.

Så hvis kroppen er i ro fortsetter. Og hvis du allerede har bevegelse, vil det ha en konstant hastighet. Generelt er bevegelsen av ethvert objekt en sammensetning av oversettelser og rotasjoner. Oversettelser kan være som vist i figur 2: lineær eller krumlinjet.

Men hvis et av punktene til objektet er fikset, er den eneste muligheten for å bevege seg å rotere. Eksempel på dette er en CD, hvis senter er løst. CDen har muligheten til å rotere rundt en akse som går gjennom det punktet, men ikke å bevege seg.

Når gjenstander har faste punkter eller støttes på overflater, er det snakk om lenker. Koblingene samhandler med å begrense bevegelsene som objektet er i stand til å gjøre.

[TOC]

Bestemmelse av translasjonsbalanse

For en partikkel i balanse er det gyldig å sikre at:

F_R = 0

Eller i en sammendragsotasjon:

Det er klart at for at et organ skal være i translasjonsbalanse, må kreftene som virker på det kompenseres på noen måte, slik at resultatet blir ugyldig.

På denne måten vil objektet ikke oppleve akselerasjon, og alle partiklene er i ro eller eksperimenter rettlinjede oversettelser med konstant hastighet.

Det kan tjene deg: Teori om Big Bang: Kjennetegn, stadier, bevis, problemer

Nå, hvis objekter kan snu, vil de generelt gjøre det. Det er grunnen til at de fleste bevegelser består av oversettelses- og rotasjonskombinasjoner.

Rotasjon av et objekt

Når rotasjonsbalansen er viktig, kan det være nødvendig å sikre at objektet ikke snur. Da må du studere om det er dreiemomenter eller øyeblikk som handler på det.

Dreiemomentet er vektorstørrelsen som rotasjonene avhenger av. Krever at en styrke blir brukt, men anvendelsespunktet av dette er også viktig. For å avklare ideen, bør du vurdere et utvidet objekt som en styrke fungerer F Og la oss se om du er i stand til å produsere en rotasjon med hensyn til en eller annen akse eller.

Det er allerede intuisert at ved å skyve objektet på punkt P med styrken F, Det er mulig å snu punktet O, med en anti -Horary -retning. Men retningen som kraften påføres er også viktig. For eksempel vil kraften som brukes i figuren til mediet ikke kunne snu objektet, selv om det absolutt kan flytte det.

Figur 2. Ulike måter å anvende en styrke på et omfattende objekt, bare i figuren av det ekstreme venstre en rotasjonseffekt oppnås. Kilde: Selvlaget.

Påfør kraft direkte på punktet eller vil ikke bli brukt til å snu objektet heller. Da er det klart at for å oppnå en rotasjonseffekt, må kraften påføres i en viss avstand fra rotasjonsaksen og dens handlingslinje skal ikke gå gjennom den aksen.

Definisjon av dreiemoment

Momentet eller en øyeblikk av en kraft, betegnet som τ vektorstørrelsen som er ansvarlig for å sette sammen alle disse fakta, er definert som:

τ = r x f

Vektoren r Det er rettet fra rotasjonsaksen til anvendelsespunktet og deltakelsen i vinkelen mellom R og F er viktig. Derfor uttrykkes størrelsen på dreiemomentet som:

Kan tjene deg: Newtons første lov: Formler, eksperimenter og øvelser

τ = r.F.Sen q

Det mest effektive dreiemomentet finner sted når r og F De er vinkelrett.

Hvis det er ønsket at det ikke er noen rotasjoner eller disse passerer med konstant vinkelakselerasjon, er det nødvendig at summen av dreiemomentene som virker på objektet er null, analog med det som ble vurdert for kreftene:

Likevektsforhold

Balanse betyr stabilitet, harmoni og balanse. For at bevegelsen av et objekt skal ha disse egenskapene, må forholdene beskrevet i de foregående seksjonene brukes:

1) f₁+ F₂ +  F₃ +.. . = 0

2) τ₁+ τ₂ +  τ₃ +.. . = 0

Den første tilstanden garanterer translasjonsbalansen og den andre rotasjon. Begge må oppfylles hvis objektet er ønsket å forbli i statisk balanse (fravær av bevegelse av noe slag).

applikasjoner

Likevektsforholdene gjelder for mange strukturer, siden når bygninger eller forskjellige gjenstander er bygget, er det laget med den hensikt at delene deres opprettholdes i de samme relative stillingene med hverandre. Med andre ord at objektet ikke blir avvæpnet.

Dette er for eksempel viktig når du bygger broer som forblir fast under føttene, eller når du designer beboelige strukturer som ikke endrer posisjon eller har en tendens til å dumpe.

Selv om det antas at den ensartede rettlinjede bevegelsen er en ekstrem forenkling av bevegelsen, som vanligvis forekommer lite i naturen, må det huskes at lysets hastighet i tomrommet er konstant, og den for lyden i luften, hvis også hvis anser homogen for miljøet.

I mange mobile strukturer laget av mennesket er det viktig at en konstant hastighet opprettholdes: for eksempel på mekaniske trapper og samlebånd.

Det kan tjene deg: Second Law of Thermodynamics: Formler, ligninger, eksempler

Translasjons likevektseksempler

Dette er den klassiske øvelsen av spenninger som holder lampen i balanse. Det er kjent at lampen veier 15 kg. Finn størrelsene på de nødvendige spenningene for å holde den i denne posisjonen.

Figur 3. Lampebalansen er garantert ved å bruke translasjonsbalansetilstanden. Kilde: Selvlaget.

Løsning

For å løse det fokuserer vi på knuten der de tre strengene kommer sammen. De respektive gratis kroppsdiagrammer for knuten og for lampen er vist på figuren over.

Lampens vekt er W = 5 kg . 9.8 m/s² = 49 n. For at lampen skal være i balanse, er det nok at den første balansetilstanden er oppfylt:

T₃ - W = 0

T₃ = W = 49 n.

Spenninger T₁ og T₂ De må dekomponere:

T_1y + T_{2 og} - T₃ = 0 (Summer of Forces langs Y -aksen))

-T_1x +T_2x = 0 (Summer of Forces langs X -aksen)

Bruke trigonometri:

T₁.Cos 60º +t₂ .Cos 30º = 49

- T₁.Sen60º +t₂.Sen30º = 0

Det er et system med to ligninger med to ukjente, hvis svar er: T₁ = 24.5 n og T₂ = 42.4 n.

Referanser

1. Rex, a. 2011. Fundamentals of Physics. Pearson. 76 - 90.
2. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fysikk for vitenskap og ingeniørfag. Volum 1. 7^ma. Ed. Cengage Learning. 120 - 124.
3. Serway, r., Vulle, c. 2011. Fundamentals of Physics. 9^na Ed. Cengage Learning. 99-112.
4. Tippens, p. 2011. Fysikk: konsepter og applikasjoner. 7. utgave. MacGraw Hill. 71 - 87.
5. Walker, J. 2010. Fysikk. Addison Wesley. 332 -346.