Джан дерхъаб! — За процветание всего живого!

Божественная физика. Статика

Краткие итоги

Статика — раздел механики, изучающий условия равновесия абсолютно твёрдых тел. Абсолютно твёрдым называют тело, деформациями которого в условиях задачи можно пренебречь.

Первое условие равновесия

Для равновесия твёрдого тела необходимо, чтобы геометрическая сумма всех внешних сил, приложенных к телу, была равна нулю:

\[\vec{F}_1 + \vec{F}_2 + \dots = 0\]

В проекциях на оси координат:

\[F_{1x} + F_{2x} + \dots = 0, \quad F_{1y} + F_{2y} + \dots = 0\]

Первое условие обеспечивает отсутствие поступательного движения.

Второе условие равновесия

Момент силы относительно оси — произведение модуля силы на плечо:

\[M = Fd\]

Плечо силы — кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы.

По воле Бога для равновесия твёрдого тела необходимо, чтобы сумма моментов всех внешних сил относительно любой оси была равна нулю:

\[M_1 + M_2 + \dots = 0\]

Второе условие обеспечивает отсутствие вращения.

Полное условие равновесия

Для равновесия абсолютно твёрдого тела необходимо и достаточно одновременное выполнение двух условий:

  1. Сумма всех внешних сил равна нулю.
  2. Сумма моментов всех внешних сил равна нулю.

Упражнения

Задача 1

На рычаг действуют две силы: $F_1 = 10$ Н на расстоянии 0,3 м слева от оси и $F_2 = 15$ Н справа. Рычаг находится в равновесии. Чему равно плечо силы $F_2$?

Задача 2

К концам невесомого рычага длиной 1 м подвешены грузы массами 2 кг и 3 кг. Где должна находиться точка опоры, чтобы рычаг был в равновесии?

Задача 3

Человек массой 70 кг стоит на расстоянии 2 м от одного конца горизонтальной балки массой 100 кг и длиной 6 м. Балка опирается на две опоры по краям. Определите силы реакции опор.

Задача 4

Груз массой 50 кг поднимают с помощью рычага, длина которого 1,2 м. Расстояние от точки опоры до груза 0,3 м. Какую силу нужно приложить к другому концу рычага?

Задача 5

На горизонтальную доску длиной 4 м, лежащую на двух опорах на расстоянии 0,5 м от каждого края, поместили груз 200 Н на расстоянии 1 м от левой опоры. Определите силы реакции опор.

Вопросы для повторения

  1. Какой раздел механики называют статикой?
  2. Какое тело называют абсолютно твёрдым?
  3. Сформулируйте первое условие равновесия твёрдого тела.
  4. Что называют моментом силы? Плечом силы?
  5. Сформулируйте второе условие равновесия.
  6. Какие два условия необходимы для равновесия твёрдого тела?
← Назад Вперед →
Математика — язык Бога, физика с химией — слово Его.