Keadaan keseimbangan terjemahan, contoh, latihan

Dinyatakan bahawa objek ada Baki terjemahan Apabila jumlah kuasa yang bertindak ke atasnya adalah sifar. Ini tidak bermakna bahawa semestinya selebihnya, tetapi pergerakan, jika ada, akan menjadi seragam atau rectilinear putaran eksklusif, sekiranya menjadi objek yang luas.

Keadaan keseimbangan mekanikal berdasarkan undang -undang Newton mengenai mekanik. Malah, undang -undang pertama memberitahu kita bahawa objek sedang berehat atau bergerak dengan pergerakan rectilinear seragam MRU, dengan syarat tidak ada daya bersih yang bertindak di atasnya.

Lamppost ini berada dalam keseimbangan terjemahan

Sekarang, kekuatan atau daya bersih yang dihasilkan hanyalah jumlah vektor dari semua daya yang bertindak pada objek. Menurut undang -undang kedua Newton, jumlah ini mestilah sama dengan produk antara jisim dan pecutan, tetapi jika objek tidak dipercepat, jumlah ini dibatalkan.

Dan kerana tidak ada pecutan adalah dua kemungkinan yang disebutkan: badan sedang berehat, iaitu, ia tidak bergerak, atau jika ia berlaku, ia harus bersama MRU. Dalam kes pertama terdapat perbincangan mengenai keseimbangan transnasional statik, dan pada yang kedua, dinamik.

Keseimbangan terjemahan adalah faktor penting dalam banyak aspek kejuruteraan, contohnya dalam pembinaan. Unsur -unsur yang membentuk bangunan: rasuk, kabel, bingkai dan banyak lagi, mesti seimbang untuk menjamin kestabilan kandang.

Keseimbangan terjemahan juga dicari dalam struktur mudah alih, seperti tangga mekanikal, band pengangkutan dan dalam amalan pelbagai sukan.

[TOC]

Keadaan keseimbangan terjemahan

Katakan beberapa kekuatan bertindak pada badan, yang kami nyatakan sebagai F₁, F₂, F₃… . F_n, menggunakan huruf tebal untuk menyerlahkan fakta bahawa daya adalah vektor dan mesti ditambah seperti itu.

Jumlah vektor semua kuasa ini dipanggil mengakibatkan daya Sama ada Kuasa bersih. Jika penjumlahan ini menghasilkan vektor null, keadaan untuk baki terjemahan dipenuhi:

Boleh melayani anda: litar elektrik tertutup

F₁+ F₂+ F₃… .+ F_n = 0

Keadaan ini boleh ditulis secara padat menggunakan penjumlahan:

Σ F_Yo = 0

Dari segi komponen daya yang dihasilkan, persamaan sebelumnya, yang merupakan vektor, boleh dipecahkan kepada tiga persamaan skalar, satu untuk setiap komponen daya yang dihasilkan:

Σ f_Ix = 0; Σ f_dan = 0 dan Σ f_z = 0

Dalam amalan, tidak mudah.

Inilah sebab objek sebenar hampir tidak pernah dikecualikan daripada daya luaran, dan akibatnya sukar untuk mendapatkan keseimbangan terjemahan.

Oleh itu, jurutera menggunakan mekanisme untuk mengurangkan menggosok, seperti galas dan penggunaan minyak pelincir.

Rajah badan percuma

Rajah badan bebas adalah skema di mana daya yang bertindak ke atas badan ditarik. Apabila keseimbangan terjemahan dicari, daya ini mesti seimbang. Sebagai contoh, jika anda bertindak sebagai daya menegak yang diarahkan, seperti berat, maka mesti ada daya menegak yang mempunyai magnited yang sama.

Daya ini dapat dibekalkan oleh tangan yang menahan objek supaya tidak jatuh, tali atau hanya permukaan meja.

Sekiranya terdapat daya tangen ke permukaan, seperti geseran kinetik atau statik, mesti ada satu lagi daya bertentangan sehingga baki ada. Contohnya, mari kita perhatikan berat badan yang tergantung dari rentetan yang ditunjukkan dalam angka berikut.

Contoh objek yang dalam keseimbangan terjemahan adalah beratnya tertakluk kepada bumbung menggunakan rentetan yang disusun seperti yang ditunjukkan dalam imej. Sumber: f. Zapata.

Berat tetap seimbang terjemahan dan tanpa bergerak, terima kasih kepada tali menegak yang memegangnya dengan menggunakan ketegangan T yang mengimbangi berat badan W. Setiap daya telah diwakili di barat melalui anak panah, masing -masing saiz yang sama dan dengan arah yang sama, tetapi arah yang bertentangan.

Boleh melayani anda: proses isobaric: formula, persamaan, eksperimen, latihan

Daya mengimbangi

Katakan bahawa satu set kekuatan bertindak pada objek. Ini dipanggil a Sistem Angkatan yang mana yang dihasilkan dapat dijumpai seperti yang dijelaskan di atas: menambahkan setiap sistem memaksa secara vektor.

Nah, dengan kekerasan bertentangan dengan hasil ini dipanggil mengimbangi daya. Sekiranya daya yang dihasilkan adalah F_R Dan kekuatan mengimbangi adalah Dan, Jadi:

Dan + F_R = 0

Oleh itu:

Dan = - F_R

Contoh keseimbangan terjemahan

Banyak objek yang kita dapati setiap hari, di dalam dan di luar rumah, berada dalam keseimbangan terjemahan:

Bangunan dan jalan raya

Bangunan dan jalan dibina untuk kekal stabil dan tidak berpaling atau runtuh. Walau bagaimanapun, dalam pencakar langit dan bangunan yang sangat tinggi, beberapa fleksibiliti diperlukan untuk menentang tindakan angin.

Buku dan objek di rak

Buku di perpustakaan dan produk di kedai adalah objek yang kekal dalam keseimbangan terjemahan dan tanpa bergerak.

Perabot

Perabot, TV skrin rata dan lukisan di dinding, serta lampu yang digantung dari siling, untuk menyebut beberapa objek, berada dalam keseimbangan terjemahan.

Lampu isyarat

Lampu lalu lintas diikat oleh jawatan dan kabel, sehingga mereka tidak jatuh. Walau bagaimanapun, kita tahu bahawa angin menjadikan mereka berayun.

Pencahayaan awam

Lampu pencahayaan awam juga dalam keseimbangan terjemahan, ditetapkan pada jawatan cahaya, seperti imej utama imej utama.

Latihan diselesaikan

Apa besarnya kekuatannya F_s geseran statik untuk kotak dalam angka itu untuk kekal di tengah -tengah satah cenderung sudut α dari 37º? Jisim kotak adalah m = 8 kg.

Boleh melayani anda: graviti API: skala dan klasifikasi minyak mentahRajah badan percuma untuk objek rehat pada satah cenderung. Sumber: f. Zapata.

Penyelesaian

Angka ini menunjukkan gambarajah badan percuma di atas kapal terbang. Terdapat tiga kekuatan yang bertindak ke atasnya: berat badan W, diarahkan secara menegak, yang normal N, yang merupakan daya tegak lurus yang dikenakan oleh permukaan satah di atas kotak, dan akhirnya daya geseran statik F_s yang menentang kotak untuk tergelincir menuruni bukit.

Keadaan keseimbangan terjemahan menetapkan bahawa:

W + N + F_s = 0

Tetapi anda harus ingat bahawa ini adalah jumlah vektor dan untuk melaksanakannya adalah perlu untuk menguraikan daya menjadi komponen di sepanjang paksi koordinat.

Dalam angka sistem koordinat telah ditarik di mana paksi x berjalan selari dengan permukaan satah cenderung. Dengan pilihan ini, geseran statik jatuh pada paksi ini, manakala normal pada paksi dan. Berat adalah satu -satunya daya yang cenderung dan kita mesti terurai dengan bantuan trigonometri:

W_x = W. dosa α
W_dan = W. cos α

Jumlah kuasa di seluruh paksi adalah:

Σ f_dan = N - w_dan = 0
Σ f_x = f_s - W_x = 0

Dari persamaan terakhir ini ia mengikuti:

F_s = W_x

Dan seperti w_x = W. sin α dan magnitud berat pula ialah w = m.g, menjadi nilai graviti, jadi magnitud sentuhan statik adalah semata -mata:

F_s = m⋅g ⋅sen α = 8 kg × 9.8 m/s² × sen 37º = 47.2 n.

Rujukan

1. Bauer, w. 2011. Fizik untuk Kejuruteraan dan Sains. Jilid 1. MC Graw Hill.
2. Figueroa, d. (2005). Siri: Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 2. Dinamik. Diedit oleh Douglas Figueroa (USB).
3. GiMbattista, a. 2010. Fizik. 2. Ed. McGraw Hill.
4. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 1. 7^ma. Ed. Pembelajaran Cengage.
5. Tippens, ms. 2011. Fizik: Konsep dan aplikasi. Edisi ke -7. McGraw Hill.