Översättningsbalansförhållanden, exempel, övningar

Det anges att ett objekt är i Översättningsbalans När summan av de krafter som agerar på honom är noll. Detta betyder inte att det nödvändigtvis finns resten, men rörelsen, om den finns, skulle vara enhetlig eller uteslutande roterande rätlinjig, i fall av ett omfattande objekt.

Mekaniska jämviktsförhållanden är baserade på Newtons lagar på mekanik. Faktum är att den första lagen berättar att ett objekt är i vila eller rör sig med enhetlig rektilinär rörelse MRU, förutsatt att ingen nettokraft verkar på den.

Denna lyktost är i översättningsbalans

Nu är den resulterande nettokraften eller kraften helt enkelt vektorsumman av alla krafter som verkar på objektet. Enligt Newtons andra lag måste denna summa vara lika med produkten mellan massa och acceleration, men om objektet inte accelereras, upphävs denna summa.

Och eftersom det inte finns någon acceleration är de två möjligheterna som nämns: kroppen är i vila, det vill säga den rör sig inte, eller om det gör det, måste det vara med MRU. I det första fallet talas det om statisk transnationell balans och i den andra dynamiken.

Översättningsbalansen är en viktig faktor i många aspekter av teknik, till exempel inom konstruktion. Elementen som utgör en byggnad: strålar, kablar, ramar och mer, måste vara i balans för att garantera höljets stabilitet.

Översättningsbalansen söks också i mobila strukturer, såsom mekaniska trappor, transportband och i utövandet av många sporter.

[TOC]

Översättningsbalansförhållanden

Anta att flera krafter agerar på en kropp, som vi betecknar som F₁, F₂, F₃.. . F_n, Använda djärv bokstav för att lyfta fram det faktum att krafter är vektorer och måste läggas till som sådana.

Vektorsumman av alla dessa krafter kallas resulterande kraft antingen Nettokraft. Om denna summering resulterar i nollvektorn uppfylls villkoret för översättningsbalansen:

Kan tjäna dig: stängd elektrisk krets

F₁+ F₂+ F₃.. .+ F_n = 0

Detta villkor kan skrivas kompakt med summering:

∑ F_Yo = 0

När det gäller komponenterna i den resulterande kraften kan den tidigare ekvationen, som är vektor, delas upp i tre skalekvationer, en för varje komponent i den resulterande kraften:

∑ f_Ix = 0; ∑ f_och = 0 och ∑ f_z = 0

I praktiken är det inte lätt.

Detta är anledningen till att verkliga föremål nästan aldrig är undantagna från externa krafter, och som en konsekvens är det svårt att få balansen i översättningen.

Så ingenjörer använder mekanismer för att minska gnidning, såsom lager och användning av smörjoljor.

Gratis kroppsdiagram

Det fria kroppsdiagrammet är ett schema där krafterna som verkar på kroppen dras. När översättningsbalansen söks måste dessa krafter vara balanserade. Om du till exempel agerar en vertikal kraft som riktas ner, till exempel vikt, måste det finnas en vertikal kraft upp som har exakt samma storlek.

Denna kraft kan levereras av handen som tål objektet så att det inte faller, ett rep eller helt enkelt ytan på ett bord.

Om det finns en tangentiell kraft på ytan, såsom kinetisk eller statisk friktion, måste det finnas en annan motsatt kraft så att balansen finns. Låt oss till exempel observera vikten som hänger från strängarna som visas i följande figur.

Exempel på ett objekt som är i översättningsjämvikt är att detta väger med förbehåll för taket med hjälp av strängarna ordnade som visas på bilden. Källa: f. Zapata.

Vikten förblir i balans mellan översättningen och utan att flytta, tack vare det vertikala repet som håller det genom att utöva en spänning T som kompenserar för vikt W. Varje kraft har representerats i väster genom en pil, var och en av samma storlek och med samma riktning, men motsatt riktning.

Kan tjäna dig: isobarisk process: formler, ekvationer, experiment, övningar

Balansstyrkan

Anta att en uppsättning krafter verkar på ett objekt. Detta kallas a kraftsystem varav den resulterande kan hittas som förklarats ovan: att lägga till var och en av systemet krafter vektor.

Tja, med våld motsatt till detta resultat kallas balansstyrka. Om den resulterande kraften är F_R Och balansstyrkan är OCH, så:

OCH + F_R = 0

Därför:

OCH = - F_R

Exempel på översättning av översättning

Många objekt som vi hittar dagligen, inifrån och utanför hemmet är i översättningsbalans:

Byggnader och vägar

Byggnader och vägar är byggda för att förbli stabila och inte vända eller kollapsa. Men i skyskrapor och i allmänhet är mycket höga byggnader nödvändig för att motstå vindåtgärder.

Böcker och föremål i hyllorna

Böcker i ett bibliotek och produkter i butiker är föremål som finns kvar i översättningsbalansen och utan att flytta.

Möblerna

Möblerna, platt -TV och målningarna på väggen, såväl som lamporna som hänger i taket, för att nämna vissa föremål, är i översättningsbalans.

Trafikljusen

Trafikljus fästs av stolpar och kablar, så att de inte faller. Vi vet dock att vinden får dem att svänga.

Allmänheten

Offentliga belysningsljus är också i översättningsbalans, fixerade på lätta stolpar, till exempel huvudbilden av huvudbilden.

Träning löst

Vilken storlek ska styrkan ha F_s Statisk friktion för lådan i figuren att förbli i vila i mitten av det lutande planet en vinkel a på 37º? Lådans massa är m = 8 kg.

Kan tjäna dig: API -tyngdkraften: skala och klassificering av råoljaGratis kroppsdiagram för ett vilobjekt på ett lutande plan. Källa: f. Zapata.

Lösning

Figuren visar det fria kroppsdiagrammet på planet. Det finns tre krafter som agerar på henne: vikten W, riktad vertikalt ner, det normala N, som är den vinkelräta kraften som utövas av planets yta över lådan och slutligen den statiska friktionskraften F_s som motsätter sig lådan att glida nedförsbacke.

Översättningsbalansvillkoret fastställer att:

W + N + F_s = 0

Men du måste komma ihåg att detta är en vektor summa och att utföra den är det nödvändigt att sönderdelas krafterna i komponenter längs koordinataxlarna.

I figuren har ett koordinatsystem ritats där x -axeln går parallellt med ytan på det lutande planet. Med detta val faller statisk friktion på denna axel, medan det normala är på axeln och. Vikten är den enda kraften som är benägen och vi måste sönderdelas med hjälp av trigonometri:

W_x = W. synd
W_och = W. cos a

Summan av krafter i varje axel är:

∑ f_och = N - w_och = 0
∑ f_x = f_s - W_x = 0

Från denna sista ekvation följer det:

F_s = W_x

Och som w_x = W. Sin a och storleken på vikten är i sin tur w = m.g, att vara g tyngdkraften, så storleken på statisk beröring är helt enkelt:

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

Referenser

1. Bauer, w. 2011. Fysik för teknik och vetenskap. Volym 1. MC Graw Hill.
2. Figueroa, D. (2005). Serie: Physics for Science and Engineering. Volym 2. Dynamisk. Redigerad av Douglas Figueroa (USB).
3. Giambattista, a. 2010. Fysik. 2: a. Ed. McGraw Hill.
4. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fysik för vetenskap och teknik. Volym 1. 7^ma. Ed. Cengage Learning.
5. Tippens, s. 2011. Fysik: koncept och applikationer. Sjunde upplagan. McGraw Hill.