План уроку. 1. Статика, як розділ механіки

1. Статика, як розділ механіки

2. Поняття рівноваги. Види рівноваги. Перша умова рівноваги

3. Друга умова рівноваги

4.Додавання і розкладання сил — знаходження рівнодійної і зрівноважувальної сил

5.Точки прикладання сил і їх перенесення у твердому тілі

6.Умови рівноваги тіла

7.Перевірка умови рівноваги тіла

1.Статика, як розділ механіки

Розділ механіки, у якому вивчаються умови рівноваги тіл або системи тіл, називають статикою.

Статика від початку розвивалася як розділ механіки, що давав відповіді на найпростіші запитання, які стосуються не лише рівноваги, але й руху тіл. Уже в давнину виникали питання, пов’язані із застосуванням різних механізмів (важеля, блоку тощо) для підняття й пересування вантажів.

2. Поняття рівноваги. Види рівноваги. Перша умова рівноваги

Рівновага — це збереження стану руху або спокою тіла з плином часу.

Центр мас — це властивість тіла, і вона ні від чого не залежить, а центр ваги не властивий тілу й залежить від умов, у яких перебуває тіло.

Рівновагу тіла називають стійкою, якщо після будь-яких незначних відхилень тіла від положення рівноваги тіло знову повертається в початкове положення.

Рівновагу тіла називають нестійкою, якщо після будь-яких незначних відхилень тіла від положення рівноваги тіло ще більше відхиляється від початкового положення.

Рівновагу тіла називають байдужою, якщо після будь-яких незначних відхилень тіла від положення рівноваги тіло залишається у своєму новому положенні.

Рівнодійна всіх сил, прикладених до тіла, дорівнює нулю:

3.Друга умова рівноваги

Алгебраїчна сума моментів усіх сил, що діють на тіло, відносно осі обертання дорівнює нулю:

4. Додавання і розкладання сил — знаходження рівнодійної і зрівноважувальної сил

Досліди показують, що в тих випадках, коли розмірами тіла можна знехтувати, дію на тіло декількох сил можна замінити дією однієї сили, яку називають рівнодійною цих сил.

Знаходження рівнодійної декількох сил називають складанням цих сил. Оскільки сили є векторними величинами, їх складають за правилом складання векторів. Розглянемо спочатку складання двох сил, що діють уздовж однієї прямої.

Якщо дві сили спрямовані однаково, їх рівнодійна спрямована так само, а модуль рівнодійної дорівнює сумі модулів сил-доданків.

Якщо дві не рівні за модулем сили спрямовані протилежно, їх рівнодійна спрямована як більша із цих сил, а модуль рівнодійної дорівнює різниці модулів сил-доданків.

Якщо рівнодійна всіх сил, що діють на тіло, дорівнює нулю, говорять, що ці сили врівноважують (компенсують) одна одну. Урівноважувати одна одну можуть також сили, що діють на тіло, яке рухається. У такому випадку швидкість цього тіла залишається незмінною (за модулем і за напрямком)

5.Точки прикладання сил і їх перенесення у твердому тілі

Точкою прикладання сили називається та матеріальна частка тіла, до якої ця сила безпосередньо прикладена.

Абсолютно тверде тіло перебуває в рівновазі під дією двох сил тоді і лише тоді, коли ці сили рівні за величиною, діють по одній прямій і напрямлені у протилежні боки

Тверде тіло перебуває в рівновазі якщо сума всіх сил, прикладених до даного тіла, і їх моментів дорівнюють нулю. Або, що теж саме, головний вектор і головний момент системи сил, прикладених до тіла, дорівнюють нулю

6.Умови рівноваги тіла

1. Умова рівноваги тіла за відсутності обертання

Якщо тіло не може обертатися, то всі його точки рухаються тільки поступально. У цьому випадку для того, щоб тіло залишалося в стані спокою, необхідно, щоб векторна сума всіх прикладених до тіла сил дорівнювала нулю:

2. Умова рівноваги тіла з рухливою віссю обертання

Довжину перпендикуляра, опущеного з осі обертання на лінію дії сили, називають плечем сили.

Моментом сили відносно осі обертання тіла називають узятий зі знаком плюс або мінус добуток модуля сили на її плече:

У СІ момент сили вимірюється в ньютон-метрах (Н·м). Моментам сил, що обертають тіло проти годинникової стрілки, прийнято приписувати знак «+», а за годинниковою стрілкою — знак «-».

Умова рівноваги тіла: тіло перебуває в рівновазі, якщо момент сили, що прагне обертати тіло в одному напрямі, дорівнює моменту сили, яка прагне обертати його в протилежному напрямі.

Якщо до тіла, закріпленому на осі, прикладено кілька сил, то умова рівноваги тіла має вигляд:тіло, закріплене на осі, перебуває в стані рівноваги, якщо алгебраїчна сума моментів сил, прикладених до тіла, дорівнює нулю:

Умову рівноваги тіла в такому вигляді називають правилом моментів.

Розв’язування задач

1. До горизонтального стрижня підвішано тягар масою 50 кг (рис.). Якими є сили тиску стрижня на опори, якщо AC = 40 см, BC = 60 см? Масою стрижня можна знехтувати.

Розв’язання

Оскільки стрижень перебуває в рівновазі, mg + N₁ + N₂ = 0.

Звідси N₁ + N₂ = mg. Застосуємо правило моментів, вважаючи, що вісь обертання проходить через точку C. Тоді N₁ l ₁ = N₂ l ₂ (рис.).

З рівнянь одержуємо:

Підставляючи числові дані, знаходимо N₁ = 300 H, N₂ = 200 H.

Відповідь: 300 Н; 200 Н.

2. Легкий стрижень довжиною 1 м підвішано на двох тросах так, що точки кріплення тросів розташовані на відстані 10 і 20 см від кінців стрижня. До середини стрижня підвішано тягар масою 21 кг. Якими є сили натягу тросів?

3. Канат, на якому виступає канатоходець, має витримувати силу, що набагато перевищує вагу канатохідця. Навіщо потрібне таке перестрахування?

Домашнє завдання:

1. Законспектувати питання 7: «Перевірка умови рівноваги тіла».
2. Розв’язати задачі:

1. Кінці шнура довжиною 10,4 м прикріплено на однаковій висоті до двох стовпів, розташованих на відстані 10 м один від одного. До середини шнура підвішано тягар масою 10 кг. Який тягар потрібно підвісити до вертикального шнура, щоб шнур був розтягнутий із такою самою силою?

2. До однорідної балки масою 100 кг і довжиною 3,5 м підвішано тягар масою 70 кг на відстані 1 м від одного з кінців. Балка кінцями лежить на опорах. Якою є сила тиску на кожну з опор?

Тема уроку: Імпульс тіла. Закон збереження імпульсу. Реактивний рух

Дата добавления: 2014-11-29