Fizikal

Prinsip daya tahan

Prinsip daya tahan

Kami menerangkan apakah prinsip kebolehpercayaan, dengan contoh dan latihan yang diselesaikan

Apakah prinsip transmisibility?

Dia Prinsip Transmisibility Ia terpakai kepada objek pepejal dan menegaskan bahawa daya yang digunakan pada beberapa titik badan bersamaan dengan kekuatan lain yang sama dengan magnitud dan arah yang sama, selagi daya tersebut digunakan pada garis yang sama yang mengandungi kekuatan asal.

Oleh itu, sebarang daya magnitud dan arah yang sama akan menyebabkan kesan yang sama dari pergerakan translasi dan putaran pada objek, dengan syarat titik permohonannya terletak pada baris yang sama, seperti yang ditunjukkan dalam angka berikut.

Dalam badan yang tegar, kesan daya tidak diubahsuai apabila titik permohonan bergerak di sepanjang garis tindakannya. Sumber: f. Zapata.

Kuasa yang ditunjukkan F dan F"Dikatakan bahawa mereka kuasa bersamaan dan garis lurus tiba -tiba yang mengandungi mereka dipanggil garis tindakan daya.

Prinsip Transmisibility sangat berguna, kerana ia membolehkan kemudahan daya yang bertindak pada objek, untuk memudahkan analisis.

Penjelasan Prinsip Transmisibility

Prinsip Transmisibility didasarkan pada hakikat bahawa dua kuasa F1 dan F2 Mereka bersamaan, dengan syarat mereka mempunyai magnitud yang sama dan arah yang sama.

Di samping itu, mereka mesti menghasilkan momen yang sama berkenaan dengan mana -mana titik atau, yang dijamin dengan mempunyai garis tindakan yang sama dan kerana saat ini adalah hasil kekerasan dengan jarak atau ke garis tersebut.

Perhatikan bahawa prinsip itu hanya berlaku pada badan yang tegar, iaitu objek di mana jarak relatif di antara bahagian mereka tidak berubah, kerana daya dalaman yang menyimpannya dalam perpaduan cukup kuat. Oleh itu, objek tidak mengubah bentuknya, sama ada kuasa luaran bertindak atau tidak.

Sebaliknya, jika objek tidak tegar, mengubah suai titik permohonan daya akan menghasilkan variasi dari segi ketegangan atau mampatan yang digunakan untuk badan, yang akan membawa kepada perubahan dalam bentuknya.

Sudah tentu, anggap bahawa badan adalah tegar tidak lebih dari sekadar idealisasi, kerana pada hakikatnya semua objek adalah cacat hingga ke tahap yang lebih besar atau lebih rendah. Walau bagaimanapun, dalam banyak kes ia adalah pendekatan yang sangat baik, jika ubah bentuknya cukup kecil untuk dianggap hina.

Batasan

Prinsip Transmisibility telah, seperti yang ditunjukkan, batasan mengenai kesan dalaman menembak atau meluncur kuasa. Dalam angka berikut objek ditunjukkan, dengan kekuatan F dan F'Digunakan di titik yang berbeza dari garis tindakan yang sama.

Boleh melayani anda: Archimedes Prinsip: Formula, Demonstrasi, AplikasiPrinsip Transmisibility hanya boleh digunakan di badan yang tegar, kerana mengubah suai titik permohonan daya dapat menyebabkan kesan yang berbeza pada badan cacat. Sumber: f. Zapata.

Perhatikan bahawa dalam kedua -dua angka badan (tegar atau tidak), seimbang, kerana daya mempunyai magnitud dan arah yang sama dan deria bertentangan. Di samping itu, kuasa -kuasa itu, seperti yang telah dikatakan, pada garis tindakan yang sama, tetapi di sebelah kiri angka kesan pada badan adalah ketegangan sementara di sebelah kanan kesannya adalah mampatan.

Oleh itu, walaupun badan tetap berehat, kesan dalamannya berbeza dan menjadi paten jika objek tidak benar -benar tegar. Dalam kes kiri kuasa cenderung untuk melanjutkan badan, sementara di sebelah kanan mereka cenderung memendekkannya.

Contoh Prinsip Transmisibility

Contoh 1

Katakan anda mempunyai batang berat di lantai mendatar. Kesan menolaknya di sebelah kiri adalah sama seperti jika ia rata. Dalam kes ini, pergerakan batang di atas tanah adalah sama.

Kesan menolak atau menarik laci di permukaan mendatar adalah sama: gerakkannya dari kiri ke kanan. Sumber: f. Zapata.

Contoh 2

Anda mempunyai papan panjang sebagai rak. Untuk memasangnya, ia bersamaan.

Dalam kedua -dua kes, daya yang mengimbangi papan akan mempunyai magnitud dan arah yang sama, bertindak pada garis tindakan yang sama, tetapi sedang digunakan pada titik yang berbeza.

Prinsip transmisibility dan momen

Katakan terdapat daya F yang digunakan pada titik A, ketika yang berasal dari kekuatan ini di sekitar titik atau ditunjukkan dalam angka adalah:

MSama ada = rKe × F

Slaid atau kuasa pemindahan di sepanjang garis tindakannya tidak mengubah masa yang ditetapkan pada titik atau. Sumber: f. Zapata.

Nah, prinsip transmisibility memastikan bahawa F, Bertindak di mana -mana titik di sepanjang garis tindakannya, contohnya titik b, c dan banyak lagi, berasal dari masa yang sama berkenaan dengan titik atau. Oleh itu, sah untuk mengesahkan bahawa:

MSama ada = rKe × F  = rB × F = rC × F

Latihan yang diselesaikan

Latihan 1

Sfera homogen mempunyai jisim m = 5 kg dan berehat di permukaan mendatar tanpa geseran.

    • a) lukis dalam skim daya yang dikenakan oleh permukaan di lingkungan.
    • b) Bina gambarajah badan percuma sfera
    • c) Kirakan nilai daya normal yang dikenakan oleh permukaan pada sfera.

  • Penyelesaian A dan B

Dalam graf a) daya yang dikenakan oleh permukaan pada sfera ditunjukkan, dipanggil normal N, kerana ia berserenjang ke permukaan. Titik permohonan daya bertepatan dengan titik sokongan sfera di permukaan (titik hijau) dan garis tindakan adalah menegak yang melewati pusat geometri sfera.

Boleh melayani anda: magnetosfera bumi: ciri, struktur, gas

Dalam graf b) terdapat gambarajah badan percuma sfera, di mana selain daripada yang normal, beratnya ditunjukkan, yang digunakan di pusat graviti, dilambangkan dengan titik kuning.

Terima kasih kepada Prinsip Transmisibility, Kekuatan Normal N Ia boleh dipindahkan ke tahap ini, tanpa mengubah kesannya pada sfera. Kesan ini bukan orang lain yang menyimpan sfera yang disokong di atas meja.

Dalam angka a) di sebelah kiri, tindakan normal pada titik sokongan sfera dengan permukaan. Dalam angka b), pada gambarajah badan bebas, normal dipindahkan ke pusat graviti, kerana menegak adalah garis tindakannya. Kesannya tidak diubahsuai, kerana ia mengimbangi berat badan supaya sfera seimbang. Sumber: f. Zapata.

  • Penyelesaian c

Oleh kerana sfera berada dalam keseimbangan, mengambil sebagai pengertian positif yang menegak dan negatif menegak ke bawah, undang -undang kedua Newton menghasilkan:

N - p = 0

Iaitu, berat dan normal seimbang, oleh itu ia sama dengan magnitud:

N = p = mg = 5kg × 9.8 m/s2 = 49 n, diarahkan secara menegak.

Latihan 2

Nyatakan sama ada dalam kes berikut, prinsip transmisibility dipenuhi:

  • Kes pertama

Daya 20 N secara mendatar yang digunakan pada badan tegar digantikan oleh kekuatan lain 15 n yang digunakan pada titik lain pada badan, walaupun kedua -duanya terpakai ke arah yang sama.

    • Penyelesaian

Dalam kes ini, prinsip Transmisibility tidak akan dipenuhi sejak, walaupun kedua -dua kuasa terpakai dalam arah yang sama, daya kedua tidak mempunyai magnitud yang sama seperti yang pertama. Oleh itu, salah satu syarat yang sangat diperlukan dari prinsip transmisibility tidak diberikan.

  • Kes kedua

Daya 20 n yang digunakan secara mendatar ke badan tegar digantikan oleh yang lain 20 n, digunakan pada titik lain badan dan secara menegak.

    • Penyelesaian
Boleh melayani anda: Planck Constant: Formula, Nilai dan Latihan

Pada kesempatan ini prinsip Transmisibility tidak dipenuhi sejak, walaupun kedua -dua kuasa mempunyai modul yang sama, mereka tidak terpakai ke arah yang sama. Sekali lagi, salah satu syarat yang sangat diperlukan mengenai prinsip kebolehpercayaan tidak diberikan. Boleh dikatakan bahawa kedua -dua pasukan bersamaan.

  • Kes ketiga

Daya 10 n ditukar secara mendatar pada badan tegar juga juga digunakan pada titik lain badan, tetapi pada arah dan makna yang sama.

    • Penyelesaian

Dalam kes ini, prinsip Transmisibility dipenuhi, kerana kedua -dua kuasa mempunyai magnitud yang sama dan digunakan dalam arah dan makna yang sama. Semua syarat yang diperlukan dari prinsip transmisibility dipenuhi. Boleh dikatakan bahawa kedua -dua pasukan bersamaan.

  • Kes keempat

Daya slaid ke arah garis tindakan anda.

    • Penyelesaian

Dalam kes ini, prinsip Transmisibility dipenuhi sejak, sebagai daya yang sama, magnitud daya yang digunakan tidak berubah dan ia tergelincir ke dalam garis tindakannya. Sekali lagi semua syarat yang diperlukan dari prinsip transmisibility dipenuhi.

Latihan 3

Pada badan tegar dua daya luaran dikenakan. Kedua -dua kuasa memohon ke arah yang sama dan ke arah yang sama. Sekiranya modul pertama adalah 15 n dan yang kedua dari 25 n, apa syarat harus menjadi kekuatan luaran ketiga yang menggantikan hasil dua sebelumnya untuk memenuhi prinsip transmisibility?

  • Penyelesaian

Di satu pihak, nilai daya yang terhasil harus 40 n, yang merupakan hasil menambahkan modul kedua -dua pasukan.

Sebaliknya, daya yang dihasilkan mesti bertindak di mana sahaja di garis lurus yang menyertai dua titik permohonan kedua -dua pasukan.

Rujukan

  1. Bedford, 2000. Ke. Mekanik untuk Kejuruteraan: Statik. Addison Wesley. 
  2. Bir, f. 2010. Mekanik vektor untuk jurutera. McGraw Hill. 5th. Edisi.
  3. Giancoli, d.  2006. Fizik: Prinsip dengan aplikasi. 6th. Ed Prentice Hall.
  4. Hibbeler, R. 2004. Mekanik kejuruteraan: statik. Prentice Hall.
  5. Meriam, j.L. 2012. Mekanik kejuruteraan: statik. Edisi ke -7. Wiley & Sons.