Statika is die wetenskap van metodes om die krag van interaksie tussen liggame te kwantifiseer. Hierdie kragte is verantwoordelik om balans te handhaaf, liggame te beweeg of hul vorm te verander. In die alledaagse lewe kan jy elke dag baie verskillende voorbeelde sien. Bewegings- en vormveranderinge is van kritieke belang vir die funksionaliteit van beide mensgemaakte en natuurlike voorwerpe.
Die konsep van statika
Die grondslae van statika is meer as 2200 jaar gelede gelê, toe die antieke Griekse wiskundige Archimedes en ander wetenskaplikes van daardie tyd versterkende eienskappe bestudeer het en eenvoudige meganismes soos 'n hefboom en 'n as uitgevind het. Statika is 'n tak van meganika wat handel oor die kragte wat in rus op liggame inwerk onder die toestand van ewewig.
Dit is die tak van fisika wat die analitiese en grafiese prosedures moontlik maak wat nodig is om hierdie onbekende kragte te identifiseer en te beskryf. Die afdeling "statika" (fisika) speel 'n belangrike rol in baie takke van ingenieurswese, meganiese,burgerlike, lugvaart- en bio-ingenieurswese, wat handel oor die verskillende effekte van magte. Wanneer die liggaam in rus is of teen 'n eenvormige spoed beweeg, dan praat ons van hierdie area van fisika. Statika is die studie van die liggaam in balans.
Die metodes en resultate van hierdie vertakking van die wetenskap het besonder nuttig geblyk in die ontwerp van geboue, brûe en damme, sowel as hyskrane en ander soortgelyke meganiese toestelle. Om die afmetings van sulke strukture en toerusting te kan bereken, moet argitekte en ingenieurs eers die kragte bepaal wat op hul onderling verbinde dele inwerk.
Axiomas of statics
Statika is 'n tak van fisika wat die toestande bestudeer waaronder meganiese en ander stelsels in 'n sekere toestand bly wat nie met tyd verander nie. Hierdie afdeling van fisika is gebaseer op vyf basiese aksiomas:
1. 'n Rigiede liggaam is in 'n toestand van statiese ewewig as twee kragte van dieselfde intensiteit daarop inwerk, op dieselfde aksielyn lê en in teenoorgestelde rigtings langs dieselfde lyn gerig is.
2. 'n Rigiede liggaam sal in 'n statiese toestand bly totdat dit deur eksterne kragte of 'n stelsel van kragte beïnvloed word.
3. Die resultant van twee kragte wat by dieselfde materiaalpunt inwerk is gelyk aan die vektorsom van die twee kragte. Hierdie aksioma gehoorsaam die beginsel van vektoropsomming.
4. Twee met mekaar inwerkende liggame reageer op mekaar met twee kragte van gelyke intensiteit in teenoorgestelde rigtings langs dieselfde aksielyn. Hierdiedie aksioma word ook die beginsel van aksie en reaksie genoem.
5. As 'n vervormbare liggaam in 'n toestand van statiese balans is, sal dit nie versteur word as die fisiese liggaam in 'n vaste toestand bly nie. Hierdie aksioma word ook die stollingsbeginsel genoem.
Meganika en sy afdelings
Fisika in Grieks (physikos - "natuurlik" en "physis" - "natuur") beteken letterlik die wetenskap wat met die natuur handel. Dit dek alle bekende wette en eienskappe van materie, sowel as die kragte wat daarop inwerk, insluitend swaartekrag, hitte, lig, magnetisme, elektrisiteit en ander kragte wat die basiese eienskappe van voorwerpe kan verander. Een van die vertakkings van die wetenskap is meganika, wat sulke belangrike onderafdelings soos statika en dinamika, sowel as kinematika insluit.
Meganika is 'n tak van fisika wat kragte, voorwerpe of liggame bestudeer wat in rus of in beweging is. Dit is een van die grootste entiteite op die gebied van wetenskap en tegnologie. Take in statika sluit die studie van die toestand van liggame onder die invloed van verskeie kragte in. Kinematika is 'n tak van fisika (meganika) wat die beweging van voorwerpe bestudeer, ongeag die kragte wat die beweging veroorsaak.
Teoretiese meganika: statika
Meganika is 'n fisiese wetenskap wat die gedrag van liggame onder die werking van kragte oorweeg. Daar is 3 kategorieë meganika: absoluut rigiede liggaam, vervormbare liggame en vloeistof. 'n Rigiede liggaam is 'n liggaam wat nie vervorm onder die werking vanmagte. Teoretiese meganika (statika - deel van die meganika van 'n absoluut rigiede liggaam) sluit ook dinamika in, wat op sy beurt in kinematika en kinetika verdeel word.
Die meganika van 'n vervormbare liggaam handel oor die verspreiding van kragte binne die liggaam en die gevolglike vervormings. Hierdie interne kragte veroorsaak sekere spannings in die liggaam, wat uiteindelik kan lei tot 'n verandering in die materiaal self. Hierdie kwessies word in sterkte-van-materiaal-kursusse bestudeer.
Vloeistofmeganika is 'n tak van meganika wat handel oor die verspreiding van kragte binne vloeistowwe of gasse. Vloeistowwe word wyd in ingenieurswese gebruik. Hulle kan geklassifiseer word as onsaamdrukbaar of saamdrukbaar. Toepassings sluit hidroulika, lugvaart en vele meer in.
Die konsep van dinamika
Dynamika handel oor krag en beweging. Die enigste manier om die beweging van 'n liggaam te verander, is om geweld te gebruik. Saam met krag bestudeer dinamika ander fisiese konsepte, waaronder die volgende: energie, momentum, botsing, swaartepunt, wringkrag en traagheidsmoment.
Statiese en dinamiese is heeltemal teenoorgestelde toestande. Dinamika is die studie van liggame wat nie in ewewig is nie, en versnelling vind plaas. Kinetika is die studie van die kragte wat beweging veroorsaak, of die kragte wat voortspruit uit beweging. In teenstelling met so 'n konsep soos statika, is kinematika die leerstelling van die beweging van 'n liggaam, wat nie die feit in ag neem dathoe die beweging gemaak word. Dit word soms na verwys as die "geometrie van beweging".
Kinematics
Kinematiese beginsels word dikwels toegepas om die bepaling van posisie, snelheid en versnelling in verskeie dele van toerusting tydens die werking daarvan te ontleed. Kinematika beskou die beweging van 'n punt, 'n liggaam en 'n stelsel van liggame sonder om die oorsake van beweging in ag te neem. Beweging word beskryf deur 'n vektor van hoeveelhede soos verplasing, snelheid en versnelling saam met 'n aanduiding van 'n verwysingsraamwerk. Verskeie probleme in kinematika word opgelos deur die bewegingsvergelyking te gebruik.
Meganika - statika: fundamentele hoeveelhede
Die geskiedenis van meganika strek oor meer as een eeu. Die basiese beginsels van statika is lank gelede ontwikkel. Allerlei hefbome, skuins vlakke en ander beginsels was tydens die vroeë beskawings nodig om byvoorbeeld sulke groot strukture soos die piramides te bou.
Die fundamentele groothede in meganika is lengte, tyd, massa en krag. Die eerste drie word absoluut genoem, onafhanklik van mekaar. Krag is nie 'n absolute waarde nie aangesien dit verband hou met massa en veranderinge in spoed.
Length
Lengte is 'n waarde wat gebruik word om die posisie van 'n punt in die ruimte relatief tot 'n ander punt te beskryf. Hierdie afstand word die standaard eenheid van lengte genoem. Die algemeen aanvaarde standaardeenheid vir lengtemeting is die meter. Hierdie standaardontwikkel en verbeter oor die jare. Aanvanklik was dit een tienmiljoenste deel van die aarde se oppervlaktekwadrant, waarmee dit nogal moeilik was om metings te maak. Op 20 Oktober 1983 is die meter gedefinieer as die lengte van die pad wat lig in 'n vakuum in 1/299.792.458 van 'n sekonde afgelê het.
Tyd
Tyd is 'n sekere interval tussen twee gebeurtenisse. Die algemeen aanvaarde standaard eenheid van tyd is die tweede. Die tweede is oorspronklik gedefinieer as 1/86,4 van die Aarde se gemiddelde rotasieperiode om sy as. In 1956 is die definisie van 'n sekonde verbeter tot 1/31.556 van die tyd wat dit neem vir die Aarde om een omwenteling om die Son te voltooi.
massa
Massa is 'n eienskap van materie. Dit kan beskou word as die hoeveelheid materie wat in die liggaam vervat is. Hierdie kategorie definieer die effek van swaartekrag op die liggaam en weerstand teen verandering in beweging. Hierdie weerstand teen verandering in beweging word traagheid genoem, wat die gevolg is van die massa van die liggaam. Die algemeen aanvaarde eenheid van massa is die kilogram.
Power
Force is 'n afgeleide eenheid, maar 'n baie belangrike eenheid in die studie van meganika. Dit word dikwels gedefinieer as die werking van een liggaam op 'n ander, en mag of mag nie die gevolg wees van direkte kontak tussen liggame nie. Gravitasie- en elektromagnetiese kragte is voorbeelde van die gevolg van so 'n impak. Daar is twee beginsels van invloed, van kragte wat geneig is om die bewegings van die sisteem te verander en wat geneig is daartoevervormings. Die basiese eenheid van krag is die Newton in die SI-stelsel en die pond in die Engelse stelsel.
Ewewigsvergelykings
Staties beteken dat die betrokke voorwerpe absoluut solied is. Die som van alle kragte wat in rus op 'n liggaam inwerk moet gelyk wees aan nul, dit wil sê die betrokke kragte balanseer mekaar en daar behoort geen neiging te wees vir kragte wat in staat is om die liggaam om enige as te draai nie. Hierdie toestande is onafhanklik van mekaar, en hul uitdrukking in wiskundige vorm vorm die sogenaamde ewewigsvergelykings.
Daar is drie ewewigsvergelykings, en daarom kan slegs drie onbekende kragte bereken word. As daar meer as drie onbekende kragte is, beteken dit dat daar meer komponente in die struktuur of masjien is as wat nodig is om sekere vragte te ondersteun, of dat daar meer beperkings is as wat nodig is om te verhoed dat die liggaam beweeg.
Sulke onnodige komponente of beperkings word oortollig genoem (byvoorbeeld, 'n tabel met vier bene het een oortollig), en die stelsel van kragte is staties onbepaald. Die aantal vergelykings wat in statika beskikbaar is, is beperk, aangesien enige rigiede liggaam onder enige toestande solied bly, ongeag vorm en grootte.
