Ewewigsprobleme in fisika word in die statika-afdeling oorweeg. Een van die belangrike kragte wat in enige meganiese stelsel in ewewig teenwoordig is, is die reaksiekrag van die ondersteuning. Wat is dit en hoe kan dit bereken word? Hierdie vrae word in die artikel uiteengesit.
Wat is die ondersteuningsreaksie?
Elkeen van ons loop daagliks op die oppervlak van die aarde of op die vloer, maak die deur oop, gaan sit op 'n stoel, leun op die tafel, klim die landing op. In al hierdie gevalle is daar 'n reaksiekrag van die ondersteuning, wat dit moontlik maak om die gelyste aksies uit te voer. Hierdie krag in fisika word met die letter N aangedui en word normaal genoem.
Volgens die definisie is die normaalkrag N die krag waarmee die ondersteuning op die liggaam inwerk in fisiese kontak daarmee. Dit word normaal genoem omdat dit langs die normaal (loodreg) na die oppervlak gerig is.
Normale ondersteuningsreaksie vind altyd plaas as 'n reaksie van 'n eksterne krag op een ofander oppervlak. Om dit te verstaan, moet 'n mens Newton se derde wet onthou, wat sê dat daar vir elke aksie 'n reaksie is. Wanneer die liggaam op die ondersteuning druk, werk die ondersteuning op die liggaam in met dieselfde kragmodulus as die liggaam daarop.
Die rede vir die verskyning van die normaalkrag N
Hierdie rede lê in die sterkte van elastisiteit. As twee soliede liggame, ongeag die materiale waaruit hulle gemaak is, in aanraking gebring word en effens teen mekaar gedruk word, dan begin elkeen van hulle vervorm. Afhangende van die grootte van die werkende kragte, verander die vervorming. Byvoorbeeld, as 'n gewig van 1 kg op 'n dun bord geplaas word, wat op twee stutte is, dan sal dit effens buig. As hierdie las tot 10 kg verhoog word, sal die hoeveelheid vervorming toeneem.
Die opkomende vervorming is geneig om die oorspronklike vorm van die liggaam te herstel, terwyl dit 'n mate van elastiese krag skep. Laasgenoemde affekteer die liggaam en word die ondersteuningsreaksie genoem.
As jy na 'n dieper, groter vlak kyk, kan jy sien dat die elastiese krag verskyn as gevolg van die konvergensie van atoomskulp en hul daaropvolgende afstoting as gevolg van die Pauli-beginsel.
Hoe om die normaalkrag te bereken?
Daar is reeds hierbo gesê dat die modulus daarvan gelyk is aan die resulterende krag wat loodreg op die oppervlak onder oorweging gerig is. Dit beteken dat om die reaksie van die ondersteuning te bepaal, dit eers nodig is om 'n bewegingsvergelyking te formuleer, met behulp van Newton se tweede wet, langs 'n reguit lyn wat loodreg op die oppervlak is. Vanhierdie vergelyking, kan jy die waarde N vind.
Nog 'n manier om die krag N te bepaal, is om die fisiese toestand van die balans van die momente van kragte te betrek. Hierdie metode is gerieflik om te gebruik as die stelsel rotasie-asse het.
Die kragmoment is 'n waarde wat gelyk is aan die produk van die werkende krag en die lengte van die hefboom relatief tot die rotasie-as. In 'n stelsel in ewewig is die som van die momente van kragte altyd gelyk aan nul. Die laaste voorwaarde word gebruik om die onbekende waarde N.
te vind
Let daarop dat as daar een ondersteuning in die stelsel is (een rotasie-as), sal die normaalkrag altyd 'n nul-moment skep. Daarom, vir sulke probleme, moet die metode wat hierbo beskryf word toegepas word deur die Newtoniaanse wet te gebruik om die ondersteuningsreaksie te bepaal.
Daar is geen spesifieke formule vir die berekening van die krag N nie. Dit word bepaal as gevolg van die oplossing van die ooreenstemmende bewegingsvergelykings of ewewig vir die beskoude stelsel van liggame.
Hieronder gee ons voorbeelde van die oplossing van probleme, waar ons wys hoe om die normale ondersteuningsreaksie te bereken.
Kleinvliegtuigprobleem
Die kroeg is in rus op 'n skuins vlak. Die massa van die balk is 2 kg. Die vliegtuig is skuins na die horison teen 'n hoek van 30o. Wat is die normaalkrag N?
Hierdie taak is nie moeilik nie. Om 'n antwoord daarop te kry, is dit genoeg om al die kragte te oorweeg wat langs 'n lyn loodreg op die vlak inwerk. Daar is net twee sulke kragte: N en die projeksie van swaartekrag Fgy. Aangesien hulle in verskillende rigtings optree, sal Newton se vergelyking vir die stelsel die vorm aanneem:
ma=N - Fgy
Omdat die balk in rus is, is die versnelling nul, dus word die vergelyking:
N=Fgy
Die projeksie van die swaartekrag op die normaal tot die vliegtuig is nie moeilik om te vind nie. Uit meetkundige oorwegings vind ons:
N=Fgy=mgcos(α)
Deur die data van die voorwaarde te vervang, kry ons: N=17 N.
Probleem met twee ondersteunings
'n Dun bord word op twee stutte geplaas, waarvan die massa onbeduidend is. By 1/3 van die linkersteun is 'n vrag van 10 kg op die bord geplaas. Dit is nodig om die reaksies van die ondersteuners te bepaal.
Aangesien daar twee ondersteunings in die probleem is, kan jy die ewewigstoestand deur die momente van kragte gebruik om dit op te los. Om dit te doen, neem ons eers aan dat een van die steune die rotasie-as is. Byvoorbeeld, reg. In hierdie geval sal die oomblik-ewewigstoestand die vorm aanneem:
N1L - mg2/3L=0
Hier is L die afstand tussen die stutte. Uit hierdie gelykheid volg dit dat die reaksie van N1linkersteun gelyk is aan:
N1=2/3mg=2/3109, 81=65, 4 N.
Net so vind ons die reaksie van die regte ondersteuning. Die oomblikvergelyking vir hierdie geval is:
mg1/3L - N2L=0.
Vanwaar ons kom:
N2=1/3mg=1/3109, 81=32.7 N.
Let op dat die som van die gevonde reaksies van die stutte gelyk is aan die swaartekrag van die las.
