Back to the topics list

статик тэнцвэр

Физик дэх статик тэнцвэрийн тухай ойлголт

Статик тэнцвэр нь хүч, физик, механикийн ангилалд багтдаг физикийн үндсэн ойлголт юм. Энэ нь объект тайван байх эсвэл тогтмол хурдтай хөдөлж байх үед үүсдэг бөгөөд энэ нь түүнд нөлөөлж буй бүх хүч тэнцвэртэй байдаг. Ньютоны хөдөлгөөний анхны хуулийн дагуу хурдатгал ажиглагддаггүй. Энэ хичээл нь статик тэнцвэрийг танилцуулж, түүнийг бий болгоход шаардлагатай нөхцөлүүдийг судалж, ойлголтыг харуулах жишээ, туршилтуудыг өгдөг.

Хүч ба тэнцвэрийн талаархи танилцуулга

Физикийн хувьд хүч гэдэг нь биетийн хөдөлгөөнийг өөрчилдөг аливаа харилцан үйлчлэл юм. Хүч нь объектыг түлхэж эсвэл татах боломжтой бөгөөд Ньютоноор (N) хэмжигддэг. Объект дээр олон хүч үйлчлэхэд түүнийг хөдөлгөх эсвэл хэв гажилтанд хүргэж болно. Тэнцвэр, ялангуяа статик тэнцвэр нь объектыг тайван эсвэл жигд хөдөлгөөнд үлдээж, бүх хүч хүчингүй болох төлөвийг хэлнэ.

Статик тэнцвэрт байдлын нөхцөл

Объект статик тэнцвэрт байдалд байхын тулд хоёр үндсэн нөхцөл хангагдсан байх ёстой.

1. Орчуулгын тэнцвэр: Тухайн объектод үйлчлэх бүх хүчний нийлбэр тэг байх ёстой. Математикийн хувьд үүнийг \(\sum \vec{F} = 0\) хэлбэрээр илэрхийлдэг бөгөөд \(\vec{F}\) нь хүчийг илэрхийлдэг. Энэ нь шугаман хурдатгал байхгүй гэдгийг баталгаажуулдаг.
2. Эргэлтийн тэнцвэр: Тухайн объектод үйлчлэх бүх эргүүлэх моментуудын (эргэлтийн хүч) нийлбэр нь мөн тэг байх ёстой. Үүнийг \(\sum \vec{\tau} = 0\) хэлбэрээр илэрхийлсэн \(\vec{\tau}\) нь эргэлтийн момент юм. Энэ нь өнцгийн хурдатгал байхгүйг баталгаажуулдаг.

Статик тэнцвэрийг жишээгээр судлах

Статик тэнцвэрийн хийсвэр ойлголтыг бодит амьдрал дээрх жишээ, туршилтуудыг авч үзэх замаар сайжруулж болно. Үйл ажиллагааны статик тэнцвэрийг харуулсан зарим хувилбаруудыг доор харуулав.

• Ширээн дээр байрлах ном: Номыг доош татах таталцлын хүч нь хүснэгтийг дээш түлхэж буй ердийн хүчээр яг тэнцвэртэй байдаг тул ном нь статик тэнцвэрт байдалд байна. Эдгээр хүч нь хүчингүй болж, ямар ч хөдөлгөөнгүй болно.
• Амралттай хөрөө: Ижил жинтэй хоёр хүүхэд тэнхлэгээс ижил зайд сууж байх үед хөрөө хөдөлгөөнгүй тэнцвэрт байдалд байна. Эргэлтийн цэгийн эргэн тойронд тэдгээрийн жингээс үүссэн эргүүлэх моментууд хүчингүй болж, хөрөөг хэвтээ ба хөдөлгөөнгүй байлгадаг.

Туршилт: Статик тэнцвэрийг тоолуураар харуулах

Тоолуурын саваа, утас, жин зэргийг оролцуулсан энгийн туршилтаар статик тэнцвэрт байдлыг ажиглаж болно.

1. Тоолуурын савааг голд нь бэхэлсэн утсыг ашиглан хэвтээ байдлаар өлгө.
2. Тоолуурын хоёр талд төвөөс ижил зайд ижил жинг өлгө.
3. Тоолуур нь хэвтээ байрлалтай хэвээр байгаа бөгөөд энэ нь туухайн моментууд бие биенээ үгүйсгэдэг тул статик тэнцвэрт байдалд байгааг харуулж байна.

Статик тэнцвэрийн математик дүрслэл

Статик тэнцвэрийн зарчмуудыг Ньютоны тэгшитгэлийг ашиглан тоон хэлбэрээр дүрсэлж болно. Орчуулгын тэнцвэрийн хувьд бид дараахь зүйлийг ашигладаг.

Энд \(F x\) ба \(Fy\) нь хэвтээ ба босоо чиглэлд байгаа бүх хүчний нийлбэр юм. Эргэлтийн тэнцвэрт байдлын хувьд дурын цэгийн эргүүлэх моментийн нийлбэр тэг байх ба үүнийг дараах байдлаар илэрхийлнэ.

Эргэлтийн цэгээс \( \(r\) \(F\) \(\tau\) эргүүлэх хүчийг \(\tau = r \times F\) гэж тооцно.

Инженерийн статик тэнцвэрийн хэрэглээ

Статик тэнцвэрийн зарчмуудыг ойлгох, хэрэглэх нь инженерчлэлийн хувьд маш чухал юм. Жишээлбэл, гүүрийг төлөвлөхдөө инженерүүд гүүрний жин ба түүний даацын ачааллаас шалтгаалсан хүчийг тулгуурын хүчээр төгс тэнцвэржүүлж байх ёстой. Энэ нь гүүр тогтвортой, ашиглахад аюулгүй байдлыг хангана.

Дүгнэлт

Статик тэнцвэр нь физикийн, ялангуяа хүч, механик, практик инженерчлэлийн хүрээнд чухал ач холбогдолтой ойлголт юм. Энэ нь объект дээр ажиллаж буй хүч ба эргүүлэх моментууд төгс тэнцвэртэй байдаг тул тайван байх эсвэл тогтмол хурдтай хөдөлдөг төлөвийг дүрсэлдэг. Бодит жишээнүүд болон энгийн туршилтуудын тусламжтайгаар хүн бидний өдөр тутмын амьдрал болон баригдсан орчин дахь статик тэнцвэрийн ач холбогдлыг илүү сайн ойлгож чадна.