Η Στατική είναι η επιστήμη των μεθόδων ποσοτικήςεκτιμήσεις της δύναμης της αλληλεπίδρασης μεταξύ των σωμάτων. Αυτές οι δυνάμεις είναι υπεύθυνες για τη διατήρηση της ισορροπίας, την κίνηση των σωμάτων ή την αλλαγή του σχήματος τους. Στην καθημερινή ζωή, μπορείτε να βλέπετε πολλά διαφορετικά παραδείγματα κάθε μέρα. Οι αλλαγές κίνησης και σχήματος είναι κρίσιμες για τη λειτουργικότητα τόσο των τεχνητών όσο και των φυσικών αντικειμένων.
Η έννοια της στατικής
Τα θεμέλια της στατικής έχουν τεθεί για πάνω από 2.200 χρόνιαπίσω όταν ο αρχαίος Έλληνας μαθηματικός Αρχιμήδης και άλλοι επιστήμονες της εποχής μελετούσαν τις ιδιότητες ενίσχυσης και εφευρέθηκαν απλούς μηχανισμούς όπως ένας μοχλός και ένας άξονας. Η Στατική είναι ένας κλάδος της μηχανικής που ασχολείται με τις δυνάμεις που δρουν στα σώματα σε κατάσταση ηρεμίας, που υπόκεινται σε ισορροπία.
Αυτός είναι ο κλάδος της φυσικής που καθιστά δυνατήτις αναλυτικές και γραφικές διαδικασίες που απαιτούνται για τον προσδιορισμό και την περιγραφή αυτών των άγνωστων δυνάμεων. Η ενότητα "στατική" (φυσική) παίζει σημαντικό ρόλο σε πολλούς κλάδους της μηχανολογίας, της μηχανικής, της πολιτικής, της αεροπορίας και της βιομηχανικής, που ασχολούνται με διάφορες συνέπειες δυνάμεων. Όταν ένα σώμα βρίσκεται σε ηρεμία ή κινείται με ομοιόμορφη ταχύτητα, τότε μιλάμε για αυτόν τον τομέα της φυσικής. Στατική είναι η μελέτη του σώματος σε ισορροπία.
Μέθοδοι και αποτελέσματα αυτού του τμήματος της επιστήμηςέχουν αποδειχθεί ιδιαίτερα χρήσιμα στο σχεδιασμό κτιρίων, γεφυρών και φραγμάτων, και γερανών και άλλων παρόμοιων μηχανικών συσκευών. Για να μπορέσουν να υπολογίσουν τις διαστάσεις τέτοιων κατασκευών και εξοπλισμού, οι αρχιτέκτονες και οι μηχανικοί πρέπει πρώτα να προσδιορίσουν τις δυνάμεις που δρουν στα διασυνδεδεμένα μέρη τους.
Αξιώματα στατικής
Η Στατική είναι ένας κλάδος της φυσικής που μελετάσυνθήκες υπό τις οποίες τα μηχανικά και άλλα συστήματα παραμένουν σε μια συγκεκριμένη κατάσταση που δεν αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Αυτός ο κλάδος της φυσικής βασίζεται σε πέντε βασικά αξιώματα:
1. Ένα συμπαγές σώμα βρίσκεται σε κατάσταση στατικής ισορροπίας εάν δύο δυνάμεις ενεργούν πάνω του, με την ίδια ένταση, βρίσκονται στην ίδια γραμμή δράσης και κατευθύνονται σε αντίθετες κατευθύνσεις κατά μήκος μιας γραμμής.
2. Ένα άκαμπτο σώμα θα βρίσκεται σε στατική κατάσταση έως ότου επηρεαστεί από εξωτερικές δυνάμεις ή από ένα σύστημα δυνάμεων.
3. Η προκύπτουσα από δύο δυνάμεις που δρουν στο ίδιο υλικό σημείο είναι ίση με το διανυσματικό άθροισμα των δύο δυνάμεων. Αυτό το αξίωμα υπακούει στην αρχή του αθροίσματος του διανύσματος.
4. Δύο αλληλεπιδρώντα σώματα αντιδρούν μεταξύ τους με δύο δυνάμεις ίσες σε ένταση σε αντίθετες κατευθύνσεις κατά μήκος μιας γραμμής δράσης. Αυτό το αξίωμα ονομάζεται επίσης η αρχή της δράσης και της αντίδρασης.
5. Εάν το παραμορφώσιμο σώμα βρίσκεται σε κατάσταση στατικής ισορροπίας, δεν θα σπάσει εάν το φυσικό σώμα παραμείνει σε σταθερή κατάσταση. Αυτό το αξίωμα ονομάζεται επίσης αρχή στερεοποίησης.
Μηχανική και τα τμήματα της
Μετάφραση της φυσικής από τα ελληνικά (physikos -"
Η Μηχανική είναι ένα τμήμα της φυσικής που ασχολείταιτη μελέτη δυνάμεων, αντικειμένων ή σωμάτων σε ηρεμία ή σε κίνηση. Είναι μια από τις μεγαλύτερες οντότητες στον τομέα της επιστήμης και της τεχνολογίας. Στατιστικά καθήκοντα περιλαμβάνουν τη μελέτη της κατάστασης των σωμάτων υπό την επήρεια διαφόρων δυνάμεων. Η κινηματική είναι ένας κλάδος της φυσικής (μηχανική) που μελετά την κίνηση των αντικειμένων ανεξάρτητα από τις δυνάμεις που προκαλούν την κίνηση.
Θεωρητική μηχανική: στατική
Η Μηχανική είναι μια φυσική επιστήμη πουεξετάζει τη συμπεριφορά των σωμάτων υπό τη δράση των δυνάμεων. Υπάρχουν 3 κατηγορίες μηχανικών: απολύτως άκαμπτο σώμα, παραμορφώσιμα σώματα και ρευστά. Ένα άκαμπτο σώμα είναι ένα σώμα που δεν παραμορφώνεται υπό τη δράση δυνάμεων. Η θεωρητική μηχανική (η στατική είναι μέρος της μηχανικής ενός απολύτως άκαμπτου σώματος) περιλαμβάνει επίσης δυναμική, η οποία, με τη σειρά της, υποδιαιρείται σε κινηματική και κινητική.
Η παραμορφώσιμη μηχανική σώματος ασχολείται με θέματακατανομή δυνάμεων μέσα στο σώμα και τις προκύπτουσες παραμορφώσεις. Αυτές οι εσωτερικές δυνάμεις προκαλούν ορισμένες πιέσεις στο σώμα, οι οποίες μπορούν τελικά να οδηγήσουν σε αλλαγή στο ίδιο το υλικό. Αυτές οι ερωτήσεις μελετούνται στα μαθήματα αντοχής των υλικών.
Η ρευστομηχανική είναι ένας κλάδος της μηχανικής πουασχολείται με την κατανομή δυνάμεων μέσα σε υγρά ή αέρια. Τα υγρά χρησιμοποιούνται ευρέως στη μηχανική. Μπορούν να ταξινομηθούν ως ασυμπίεστα ή συμπιέσιμα. Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν υδραυλική, αεροδιαστημική και πολλές άλλες.
Η έννοια της δυναμικής
Η δυναμική ασχολείται με τη δύναμη και την κίνηση. Ο μόνος τρόπος για να αλλάξετε την κίνηση του σώματος είναι να χρησιμοποιήσετε δύναμη. Μαζί με τη δύναμη, η δυναμική μελετά άλλες φυσικές έννοιες, συμπεριλαμβανομένων των εξής: ενέργεια, ορμή, σύγκρουση, κέντρο βάρους, ροπή και ροπή αδράνειας.
Η στατική και η δυναμική είναι εντελώςαντίθετα κράτη. Το Dynamics είναι η μελέτη των σωμάτων που δεν βρίσκονται σε ισορροπία και λαμβάνει χώρα επιτάχυνση. Η κινητική ασχολείται με τη μελέτη δυνάμεων που προκαλούν κίνηση ή δυνάμεων που προκύπτουν από την κίνηση. Σε αντίθεση με μια τέτοια έννοια ως στατική, η κινηματική είναι το δόγμα της κίνησης ενός σώματος, το οποίο δεν λαμβάνει υπόψη το πώς ακριβώς γίνεται η κίνηση. Ονομάζεται μερικές φορές η "γεωμετρία της κίνησης".
Κινηματική
Οι κινηματικές αρχές εφαρμόζονται συχνάανάλυση προσδιορισμού θέσης, ταχύτητας και επιτάχυνσης σε διάφορα μέρη του εξοπλισμού κατά τη λειτουργία του. Η κινηματική θεωρεί την κίνηση ενός σημείου, σώματος και συστήματος σωμάτων χωρίς να λαμβάνει υπόψη τους λόγους για την κίνηση. Η κίνηση περιγράφεται από ένα φορέα ποσοτήτων όπως η μετατόπιση, η ταχύτητα και η επιτάχυνση μαζί με μια ένδειξη του πλαισίου αναφοράς. Διάφορα προβλήματα στην κινηματική επιλύονται χρησιμοποιώντας την εξίσωση της κίνησης.
Μηχανική - στατική: θεμελιώδεις ποσότητες
Η ιστορία της μηχανικής ανάγεται περισσότερο από έναν αιώνα. Οι βασικές αρχές της στατικής έχουν αναπτυχθεί εδώ και πολύ καιρό. Όλα τα είδη μοχλών, κεκλιμένων επιπέδων και άλλων αρχών ήταν απαραίτητα κατά τη διάρκεια των πρώτων πολιτισμών για την κατασκευή, για παράδειγμα, τεράστιων κατασκευών όπως οι πυραμίδες.
Οι βασικές ποσότητες στη μηχανική είναιμήκος, χρόνος, μάζα και δύναμη. Τα πρώτα τρία ονομάζονται απόλυτα, ανεξάρτητα το ένα από το άλλο. Η δύναμη δεν είναι μια απόλυτη τιμή καθώς σχετίζεται με τη μάζα και τις αλλαγές στην ταχύτητα.
Μήκος
Το μήκος είναι η τιμή που χρησιμοποιείταιπεριγράφοντας τη θέση ενός σημείου στο διάστημα σε σχέση με ένα άλλο σημείο. Αυτή η απόσταση ονομάζεται τυπική μονάδα μήκους. Η γενικά αποδεκτή τυπική μονάδα μέτρησης μήκους είναι μετρητής. Αυτό το πρότυπο έχει εξελιχθεί και βελτιωθεί με τα χρόνια. Αρχικά ήταν το ένα δέκατο εκατομμύριο της επιφάνειας της γης σε ένα τεταρτημόριο, το οποίο ήταν δύσκολο να μετρηθεί. Στις 20 Οκτωβρίου 1983, ο μετρητής ορίστηκε ως η απόσταση που διανύθηκε από το φως σε κενό σε 1 / 299.792.458 του δευτερολέπτου.
Ώρα
Ο χρόνος είναι ένα συγκεκριμένο διάστημα μεταξύ των δύοεκδηλώσεις. Η γενικά αποδεκτή τυπική μονάδα χρόνου είναι η δεύτερη. Το δεύτερο ορίστηκε αρχικά ως 1 / 86.4 της μέσης περιόδου της επανάστασης της Γης στον άξονά της. Το 1956, ο ορισμός του δευτερολέπτου βελτιώθηκε και ανήλθε στο 1/1.556 του χρόνου που απαιτείται για μια πλήρη επανάσταση που κάνει η Γη γύρω από τον Ήλιο.
Βάρος
Η μάζα είναι ιδιοκτησία της ύλης. Μπορεί να θεωρηθεί ως η ποσότητα μιας ουσίας στο σώμα. Αυτή η κατηγορία ορίζει την επίδραση της βαρύτητας στο σώμα και την αντίσταση στις αλλαγές στην κίνηση. Αυτή η αντίσταση στην αλλαγή κίνησης ονομάζεται αδράνεια, η οποία είναι το αποτέλεσμα του σωματικού βάρους. Η γενικά αποδεκτή μονάδα μάζας είναι το χιλιόγραμμο.
Εξουσία
Η Δύναμη είναι μια παράγωγη μονάδα, αλλά πολύ σημαντική
Εξισώσεις ισορροπίας
Η Στατική υποδηλώνει ότι αντικείμενα για τα οποίαείναι εντελώς σταθερές. Το άθροισμα όλων των δυνάμεων που ενεργούν στο σώμα σε κατάσταση ηρεμίας πρέπει να είναι μηδέν, δηλαδή, οι δυνάμεις που εμπλέκονται αντισταθμίζουν η μία την άλλη και δεν πρέπει να υπάρχει τάση για δυνάμεις ικανές να περιστρέφουν το σώμα γύρω από οποιοδήποτε άξονα. Αυτές οι συνθήκες είναι ανεξάρτητες μεταξύ τους, και η έκφρασή τους σε μαθηματική μορφή αποτελεί τις λεγόμενες εξισώσεις ισορροπίας.
Υπάρχουν τρεις εξισώσεις ισορροπίας και επομένωςμόνο τρεις άγνωστες δυνάμεις μπορούν να υπολογιστούν. Εάν υπάρχουν περισσότερες από τρεις άγνωστες δυνάμεις, αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν περισσότερα εξαρτήματα στη δομή ή το μηχάνημα από αυτά που απαιτούνται για την υποστήριξη ορισμένων φορτίων ή ότι υπάρχουν περισσότεροι περιορισμοί από ό, τι είναι απαραίτητοι για να εμποδίσει το σώμα να κινείται.
Τέτοια περιττά στοιχεία ή περιορισμοίονομάζονται περιττές (για παράδειγμα, ένα τραπέζι με τέσσερα πόδια έχει ένα περιττό) και το σύστημα δυνάμεων είναι στατικά απροσδιόριστο. Ο αριθμός των εξισώσεων που διατίθενται στα στατικά είναι περιορισμένος, καθώς οποιοδήποτε στερεό παραμένει σταθερό υπό οποιεσδήποτε συνθήκες, ανεξάρτητα από το σχήμα και το μέγεθος.
