A statika a kvantitatív módszerek tudományabecslések a testek közötti kölcsönhatás erejéről. Ezek az erők felelősek az egyensúly fenntartásáért, a testek mozgatásáért vagy alakjuk megváltoztatásáért. A mindennapi életben sokféle példát láthat nap mint nap. A mozgás és az alakváltozás kritikus fontosságú mind az ember alkotta, mind a természetes tárgyak funkcionalitása szempontjából.
A statika fogalma
A statika alapjait több mint 2200 éve fektették leamikor az ókori görög matematikus, Archimédész és más akkori tudósok tanulmányozták az erősítő tulajdonságokat, és olyan egyszerű mechanizmusokat találtak ki, mint egy kar és egy tengely. A statika a mechanika egyik ága, amely a nyugalmi testekre ható, az egyensúlynak kitett erőkkel foglalkozik.
Ez a fizika azon ága, amely lehetővé tesziezen ismeretlen erők azonosításához és leírásához szükséges analitikai és grafikai eljárások. A "statika" (fizika) szakasz fontos szerepet játszik a gépgyártás, a gépipar, a polgári, a repülés és a biomérnöki munka számos ágában, amelyek az erők különféle hatásaival foglalkoznak. Amikor egy test nyugalomban van, vagy egyenletes sebességgel mozog, akkor a fizika ezen területéről beszélünk. A statikus a test egyensúlyi vizsgálata.
A tudomány ezen szakaszának módszerei és eredményeikülönösen hasznosnak bizonyultak épületek, hidak és gátak, daruk és más hasonló mechanikus berendezések tervezésében. Az ilyen szerkezetek és berendezések méretének kiszámításához az építészeknek és a mérnököknek először meg kell határozniuk az egymással összekapcsolt részeikre ható erőket.
A statika axiómái
A statika a fizika egyik ága, amely tanulmányozzaolyan feltételek, amelyek mellett a mechanikus és más rendszerek egy bizonyos állapotban maradnak, amely az idő múlásával nem változik. A fizika ezen ága öt alapvető axiómán alapszik:
1.A szilárd test akkor van statikus egyensúlyi állapotban, ha két erő hat rá, azonos intenzitással, ugyanazon a cselekvési vonalon fekszenek, és egy vonal mentén ellentétes irányba irányulnak.
2. A merev test addig lesz statikus állapotban, amíg külső erők vagy erőrendszer nem befolyásolja.
3. Ugyanabban az anyagi pontban ható két erő eredője megegyezik a két erő vektorösszegével. Ez az axióma engedelmeskedik a vektorösszegzés elvének.
4.Két egymással kölcsönhatásban álló test két, egymással ellentétes irányban egyenlő intenzitású erővel reagál egymásra egy cselekvési vonal mentén. Ezt az axiómát a cselekvés és a reakció elvének is nevezik.
5. Ha a deformálható test statikus egyensúlyi állapotban van, akkor nem zavarja meg, ha a fizikai test szilárd állapotban marad. Ezt az axiómát megszilárdulás elvének is nevezik.
Mechanika és szakaszai
A fizika görögből fordítva (fizikosz -"természetes" és "fizika" - "természet") szó szerint a természettel foglalkozó tudományt jelenti. Felöleli az anyag összes ismert törvényét és tulajdonságát, valamint a rá ható erőket, beleértve a gravitációt, a hő, a fény, a mágnesességet, az elektromosságot és más erőket, amelyek megváltoztathatják a tárgyak alapvető jellemzőit. A tudomány egyik ága a mechanika, amely olyan fontos alszakaszokat tartalmaz, mint a statika és a dinamika, valamint a kinematika.
A mechanika a fizika egy része, amely foglalkozikerők, tárgyak vagy testek vizsgálata nyugalomban vagy mozgásban. Ez az egyik legnagyobb egység a tudomány és a technológia területén. A statikai feladatok közé tartozik a különféle erők hatása alatt álló testek állapotának tanulmányozása. A kinematika a fizika (mechanika) egyik ága, amely a tárgyak mozgását vizsgálja, függetlenül a mozgást okozó erőktől.
Elméleti mechanika: statika
A mechanika olyan fizikai tudomány, amelymegvizsgálja a testek viselkedését erők hatása alatt. A mechanikának 3 kategóriája van: teljesen merev test, deformálható testek és folyadék. A merev test az a test, amely erők hatására nem deformálódik. Az elméleti mechanika (a statika egy abszolút merev test mechanikájának része) magában foglalja a dinamikát is, amelyet viszont kinematikára és kinetikára osztanak fel.
A deformálható karosszéria-mechanika kérdésekkel foglalkozikaz erők testen belüli eloszlása és az ebből fakadó deformációk. Ezek a belső erők bizonyos feszültségeket okoznak a testben, ami végső soron maga az anyag változásához vezethet. Ezeket a kérdéseket az anyagok rezisztenciájáról szóló tanfolyamokon tanulmányozzuk.
A folyadékmechanika a mechanika egyik ága, amelyfolyadékokban vagy gázokban az erők eloszlásával foglalkozik. A folyadékokat széles körben használják a műszaki tervezésben. Összenyomhatatlan vagy összenyomható osztályba sorolhatók. Az alkalmazások között megtalálható a hidraulika, az űrkutatás és még sok más.
A dinamika fogalma
A dinamika az erővel és a mozgással foglalkozik.A test mozgásának megváltoztatásának egyetlen módja az erő alkalmazása. Az erő mellett a dinamika más fizikai fogalmakat is tanulmányoz, beleértve az alábbiakat: energia, lendület, ütközés, súlypont, nyomaték és tehetetlenségi nyomaték.
A statika és a dinamika teljesen megegyezikellentétes állapotok. A dinamika olyan testek vizsgálata, amelyek nincsenek egyensúlyban, és gyorsulás következik be. A kinetika a mozgást okozó erők, vagy a mozgásból eredő erők tanulmányozásával foglalkozik. Ellentétben egy olyan fogalommal, mint a statika, a kinematika a test mozgásának tana, amely nem veszi figyelembe azt a tényt, hogy pontosan hogyan történik a mozgás. Néha "mozgás geometriájának" nevezik.
Kinematika
A kinematikai elveket gyakran alkalmazzákelemzés a helyzet, a sebesség és a gyorsulás meghatározásáról a berendezés különböző részein annak működése során. A kinematika egy pont, test és testrendszer mozgását veszi figyelembe anélkül, hogy figyelembe venné a mozgás okait. A mozgást olyan mennyiségű vektor írja le, mint az elmozdulás, a sebesség és a gyorsulás, valamint a referenciakeret jelzése. A kinematika különböző problémáit a mozgásegyenlet segítségével oldják meg.
Mechanika - statika: alapvető mennyiségek
A mechanika története több mint egy évszázadra nyúlik vissza.A statika alapelveit már régen kidolgozták. Mindenféle karra, ferde síkra és más elvekre volt szükség a korai civilizációk idején például olyan hatalmas építmények, mint a piramisok felépítéséhez.
A mechanika alapvető mennyiségeihossza, ideje, tömege és ereje. Az első hármat abszolútnak, egymástól függetlennek nevezzük. Az erő nem abszolút mennyiség, mivel összefügg a tömeggel és a sebesség változásával.
hossz
A hossz a használt értékleírva egy pont helyét a térben egy másik ponthoz képest. Ezt a távolságot szokásos hosszegységnek nevezzük. A hossz általánosan elfogadott szabványos mértékegysége a méter. Ez a szabvány az évek során fejlődött és javult. Eredetileg a földfelszín egy tízmilliomod része volt egy negyedben, amelyet nehéz volt megmérni. 1983. október 20-án egy métert a fény által vákuumban megtett távolságként határoztak meg 1/299 792 458 másodperc alatt.
idő
Az idő egy bizonyos intervallum kettő közöttesemények. Az általánosan elfogadott szabványos időegység a második. A másodikat eredetileg a Föld tengelyén mért forradalom átlagos periódusának 1 / 86,4 részeként határozták meg. 1956-ban javult a másodperc meghatározása, és ez a teljes fordulatszámhoz szükséges idő 1 / 31,556-át tette ki, amelyet a Föld a Nap körül végez.
Súly
A mise az anyag tulajdonsága.Úgy gondolhatunk rá, mint egy anyag mennyiségére a testben. Ez a kategória meghatározza a gravitáció testre gyakorolt hatását és a mozgás változásával szembeni ellenállást. Ezt a mozgásváltozással szembeni ellenállást tehetetlenségnek nevezzük, amely a testsúly eredménye. Az általánosan elfogadott tömegegység a kilogramm.
Erő
Az erő származtatott egység, de nagyon fontosblokk a mechanika tanulmányozásában. Gyakran meghatározzák, hogy az egyik test a másikra hat, és lehet, hogy nem a testek közötti közvetlen kapcsolat eredménye. A gravitációs és elektromágneses erők példák az ilyen hatás eredményére. A cselekvésnek két alapelve van, olyan erők, amelyek hajlamosak megváltoztatni a rendszer mozgásait, és amelyek hajlamosak deformálni. Az alapvető erőegység a SI Newton és az angol font.
Egyensúlyi egyenletek
A statika azt a tárgyat javasolja, amelyrőlszóban forgó tényezők teljesen szilárdak. A nyugalmi állapotban a testre ható összes erő összege nullának kell lennie, vagyis az érintett erők ellensúlyozzák egymást, és nem lehet olyan hajlam, hogy a test bármely tengely körül megforduljon. Ezek a feltételek függetlenek egymástól, és matematikai formában való kifejezésük az úgynevezett egyensúlyi egyenleteket alkotja.
Három egyensúlyi egyenlet van, ezértcsak három ismeretlen erőt lehet kiszámítani. Ha háromnál több ismeretlen erő van, ez azt jelenti, hogy a szerkezetben vagy a gépben több alkatrész van, mint amennyi bizonyos terhelések alátámasztásához szükséges, vagy hogy a test mozgásának megakadályozásához a szükségesnél több korlátozás vonatkozik.
Ilyen felesleges alkatrészek vagy korlátozásokredundánsnak nevezzük (például egy négy lábas asztalnak van egy redundáns), és az erőrendszer statikusan határozatlan. A statikában rendelkezésre álló egyenletek száma korlátozott, mivel minden szilárd anyag szilárd marad bármilyen körülmények között, alakjától és méretétől függetlenül.
