Плохо понимаете раздел «Статика» в механике? В статье разберем основные законы статики, приведем формулы, помогающие решать задачи.
Условия равновесия
Статика в физике — это раздел механики, изучающий равновесие механических систем под влиянием сил и моментов. Особенность статики — в ней изучаются абсолютно твердые тела, имеющие постоянное расстояние между любыми двумя точками. Похожие объекты невозможны в реальности, но применяются в решении задач. Статика изучает равновесие — состояние механической системы, сохраняющей неподвижность относительно выбранной системы отсчета.
В физике два главных условия равновесия. Первое: механическая система приобретает состояние покоя (равномерного прямолинейного движения), когда геометрическая сумма всех сил, приложенных к объекту, равняется нулю. На рисунке к телу приложены силы F1, F2, F3, которые раскладываются на дополнительные равнодействующие. Правило записывается следующим образом:
F1 + F12 + F13 + F2 + F21 + F23 + F3 + F31 + F32 = 0
F1 + F2 + F3 = 0
Для записи второго условия равновесия нужно знать два термина. Первый — момент, то есть модуль силы, умноженный на плечо. Второй — плечо, наиболее короткое расстояние от оси вращения до линии действия. Условие равновесия гласит: для сохранения состояния покоя (равномерного прямолинейного движения) требуется, чтобы сумма моментов, влияющих на тело по выбранной оси, равнялась нулю. Рисунок показывает существование момента M1, равного F1 • OC, и момента M2, равного F2 • OB. Закон записывается как: M1 + M2 + M3 +... = 0.
Существует дополнительный закон статики, описывающий объекты, обладающие площадью опоры. Согласно закону, объект сохраняет состояние покоя, когда линия действия силы тяжести проходит через площадь опоры. Левый рисунок отражает данную ситуацию, объект приобрел состояние покоя. Правый рисунок показывает расстояние между линией действия силы тяжести и линией опоры. Здесь видно движение тела.
Решение задач
Закрепляя тему, решим задачу на статику из физики.
Задача. Груз подвесили на треугольный кронштейн АВС. Длина АВ равна 0,5 м, угол между АВ и ВС составляет 45°. Масса груза — 40 кг. Найдите момент силы тяжести, проходящий через точку В.
Изучим рисунок. Сила тяжести всегда направлена вниз, плечом является сторона АС. Рисунок отражает, что один из углов прямой. Другой по условию равен 45°. Рассчитываем градусную меру третьего угла: 180°- 90°- 45° = 45°. Получаем: треугольник равнобедренный, АС = АВ.
Для нахождения силы тяжести используем формулу: F = mg. Получаем: F = 40 • 10 = 400 Н. Момент ищем, используя формулу: M = F • AC = 400 • 0,5 = 200 Н.
Ответ: 200 Н.
В статье разобрана тема «Статика» по физике, приведены примеры решения задач. Планируете готовиться по этому разделу дополнительно? Записывайтесь на курсы «Уникум» Российского университета дружбы народов. Их преимущества:
- очный и дистанционный форматы;
- опытные преподаватели-эксперты ЕГЭ;
- доступ к учебному порталу Unikum с полезными материалами, тестами, лекциями.
Содержание данной статьи носит ознакомительный характер. Готовясь сдавать ЕГЭ, пользуйтесь дополнительными источниками информации!
