Übersetzungsbilanzbedingungen, Beispiele, Übungen

Es wird angegeben, dass ein Objekt in ist Übersetzungsbilanz Wenn die Summe der Kräfte, die auf ihn wirken, Null ist. Dies bedeutet nicht, dass es notwendigerweise den Rest gibt, aber die Bewegung wäre, falls vorhanden, einheitlich oder ausschließlich rotationsgerichtete Richtige, wenn es sich um ein umfangreiches Objekt handelt.

Die mechanischen Gleichgewichtsbedingungen basieren auf Newtons Gesetzen zur Mechanik. In der Tat zeigt uns das erste Gesetz, dass ein Objekt in Ruhe oder Bewegung mit einheitlicher gerachter Bewegungs -MRU ist, vorausgesetzt, keine Nettokraft wirkt darauf.

Dieser Laternenpfahl befindet sich im Übersetzungsgleichgewicht

Jetzt ist die resultierende Nettokraft oder Kraft einfach die Vektorsumme aller auf das Objekt wirkenden Kräfte. Nach Newtons zweitem Gesetz muss diese Summe dem Produkt zwischen Masse und Beschleunigung gleich sein. Wenn das Objekt jedoch nicht beschleunigt wird, wird diese Summe annulliert.

Und da es keine Beschleunigung gibt, sind die beiden erwähnten Möglichkeiten: Der Körper ist in Ruhe, dh er bewegt sich nicht oder wenn dies der Fall ist, muss er mit MRU zusammen sein. Im ersten Fall gibt es die Rede von statischer transnationaler Balance und in der zweiten Dynamik.

Das Gleichgewicht der Übersetzung ist ein wichtiger Faktor in vielen Aspekten des Ingenieurwesens, zum Beispiel in der Konstruktion. Die Elemente, aus denen ein Gebäude besteht: Strahlen, Kabel, Frames und mehr müssen sich im Gleichgewicht haben, um die Stabilität des Gehäuses zu gewährleisten.

Das Gleichgewicht der Übersetzung wird auch in mobilen Strukturen wie mechanischen Treppen, Transportbändern und in der Praxis zahlreicher Sportarten gesucht.

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Übersetzungsausgleichsbedingung

Angenommen, mehrere Kräfte wirken auf einen Körper, den wir als bezeichnen F₁, F₂, F₃.. . F_N, Verwenden Sie einen kühnen Brief, um die Tatsache hervorzuheben, dass Kräfte Vektoren sind und als solche hinzugefügt werden müssen.

Die Vektorsumme aller dieser Kräfte heißt resultierende Kraft entweder Nettokraft. Wenn diese Summe zum Nullvektor führt, wird die Bedingung für die Übersetzungsbilanz erfüllt:

Kann Ihnen dienen: geschlossener elektrischer Stromkreis

F₁+ F₂+ F₃.. .+ F_N = 0

Diese Bedingung kann kompakt mit Summe geschrieben werden:

∑ F_Yo = 0

In Bezug auf die Komponenten der resultierenden Kraft kann die vorherige Gleichung, die Vektor ist, in drei Skalargleichungen unterteilt werden, eine für jede Komponente der resultierenden Kraft:

∑ f_Ix = 0; ∑ f_Und = 0 und ∑ f_z = 0

In der Praxis ist es nicht einfach.

Dies ist der Grund, warum echte Objekte fast nie von externen Kräften befreit sind, und infolgedessen ist es schwierig, das Gleichgewicht der Übersetzung zu erhalten.

Ingenieure verwenden also Mechanismen, um Reiben wie Lager und die Verwendung von Schmierölen zu reduzieren.

Freie Körperdiagramme

Das freie Körperdiagramm ist ein Schema, in dem die Kräfte, die auf den Körper wirken, gezeichnet werden. Wenn das Gleichgewicht der Übersetzung gesucht wird, müssen diese Kräfte ausgeglichen werden. Wenn Sie beispielsweise eine nach unten gerichtete vertikale Kraft wie Gewicht bewirken, muss es eine vertikale Kraft geben, die genau die gleiche Größe aufweist.

Diese Kraft kann von der Hand geliefert werden, die das Objekt so aushält, dass es nicht fällt, ein Seil oder einfach die Oberfläche eines Tisches.

Wenn die Oberfläche eine tangentiale Kraft wie kinetische oder statische Reibung gibt, muss es eine andere entgegengesetzte Kraft geben, damit das Gleichgewicht existiert. Lassen Sie uns beispielsweise das Gewicht beobachten, das an den in der folgenden Abbildung gezeigten Saiten hängt.

Beispiel für ein Objekt, das sich im Übersetzungsgleichgewicht befindet. Quelle: f. Zapata.

Das Gewicht bleibt dank des vertikalen Seils, das es durch Ausübung einer Spannung hält, im Gleichgewicht der Übersetzung und ohne sich zu bewegen T Das kompensiert das Gewicht W. Jede Kraft wurde im Westen durch einen Pfeil, jeweils gleich groß und mit der gleichen Richtung, aber entgegengesetzter Richtung dargestellt.

Kann Ihnen dienen: iobarischer Prozess: Formeln, Gleichungen, Experimente, Übungen

Die Ausgleichskraft

Nehmen wir an, dass eine Reihe von Kräften auf ein Objekt wirkt. Dies wird a genannt Kürztes System von denen das Resultierende wie oben erläutert gefunden werden kann: Hinzufügen jedes der System zwingt vektorisch.

Nun, mit diesem Ergebnis entgegengesetzten Kraft wird genannt Ausgleichskraft. Wenn die resultierende Kraft ist F_R Und die Balancekraft ist UND, So:

UND + F_R = 0

Deshalb:

UND = - F_R

Beispiele für Translationsgleichgewicht

Viele Objekte, die wir täglich, innerhalb und außerhalb von zu Hause finden, sind in Übersetzungsbilanz:

Gebäude und Straßen

Gebäude und Straßen sind gebaut, um stabil zu bleiben und sich nicht zu drehen oder zu kollabieren. In Wolkenkratzern und allgemein sehr hohen Gebäuden ist jedoch eine gewisse Flexibilität erforderlich, um Windmaßnahmen zu widerstehen.

Bücher und Gegenstände in Regalen

Bücher in einer Bibliothek und Produkten in Geschäften sind Objekte, die in Übersetzungsbilanz und ohne Bewegung bleiben.

Die Möbel

Die Möbel, der Flachbildfernseher und die Gemälde an der Wand sowie die Lampen, die an der Decke hängen, sind in Übersetzungsbilanz, um einige Objekte zu erwähnen.

Die Ampel

Ampeln werden durch Pfosten und Kabel befestigt, so dass sie nicht fallen. Wir wissen jedoch, dass der Wind sie oszillieren lässt.

Die öffentliche Beleuchtung

Öffentliche Beleuchtungslichter sind ebenfalls in Übersetzungsbilanz, fixiert auf Lichtpfosten, wie das Hauptbild des Hauptbildes.

Übung gelöst

Welche Größe sollte die Stärke haben F_S statische Reibung für die Box in der Abbildung in der Mitte der geneigten Ebene ein Winkel α von 37º in Ruhe? Die Masse der Box ist m = 8 kg.

Kann Ihnen dienen: API -Schwerkraft: Skalierung und Klassifizierung von RohölFreies Körperdiagramm für ein Rastobjekt in einer geneigten Ebene. Quelle: f. Zapata.

Lösung

Die Abbildung zeigt das freie Körperdiagramm in der Ebene. Es gibt drei Kräfte, die auf sie wirken: das Gewicht W, vertikal gerichtet, der Normale N, Welches ist die senkrechte Kraft, die von der Oberfläche der Ebene über den Kasten ausgeübt wird, und schließlich die statische Reibungskraft F_S Das widersetzt sich der Schachtel, um bergab zu rutschen.

Die Bedingung des Übersetzungsausgleichs legt fest, dass:

W + N + F_S = 0

Aber Sie müssen sich daran erinnern, dass dies eine Vektorsumme ist, und um sie auszuführen, muss die Kräfte entlang der Koordinatenachsen in Komponenten zerlegt werden.

In der Abbildung wurde ein Koordinatensystem gezeichnet, bei dem die X -Achse parallel zur Oberfläche der geneigten Ebene verläuft. Mit dieser Wahl fällt die statische Reibung auf diese Achse, während sich die Normale auf der Achse befindet und. Das Gewicht ist die einzige Kraft, die geneigt ist, und wir müssen uns mit Hilfe der Trigonometrie zersetzen:

W_X = W. Sünde α
W_Und = W. cos α

Die Summe der Kräfte in jeder Achse ist:

∑ f_Und = N - w_Und = 0
∑ f_X = f_S - W_X = 0

Aus dieser letzten Gleichung folgt, dass:

F_S = W_X

Und wie w_X = W. sin α und die Größe des Gewichts wiederum ist W = m.G, G ist der Wert der Schwerkraft, so dass die Größe der statischen Berührung einfach: einfach:

F_S = m · g asiersend α = 8 kg × 9.8 m/s² × sen 37º = 47.2 n.

Verweise

1. Bauer, w. 2011. Physik für Ingenieurwesen und Wissenschaften. Band 1. Mc Graw Hill.
2. Figueroa, d. (2005). Serie: Physik für Wissenschaft und Ingenieurwesen. Band 2. Dynamisch. Herausgegeben von Douglas Figueroa (USB).
3. Giambattista, a. 2010. Physik. 2. Ed. McGraw Hill.
4. Serway, r., Jewett, J. (2008). Physik für Wissenschaft und Ingenieurwesen. Band 1. 7^ma. Ed. Cengage Lernen.
5. Tippens, p. 2011. Physik: Konzepte und Anwendungen. 7. Ausgabe. McGraw Hill.