Момент силы и правило моментов |
теория по физике 🧲 статика
Виды равновесия
Устойчивое равновесие
Если тело вывести из устойчивого равновесия, то появляется сила, возвращающая его в положение равновесия. Устойчивому равновесию соответствует минимальное значение потенциальной энергии (Ep min).
Неустойчивое равновесие
Если тело вывести из неустойчивого равновесия, то возникает сила, удаляющая тело от положения равновесия. Неустойчивому равновесию соответствует максимальное значение потенциальной энергии (Ep max).
Безразличное равновесие
При выведении тела из положения безразличного равновесия дополнительных сил не возникает.
Момент силы
Пример №1. Стальной шар массой 2 кг колеблется на нити длиной 1 м. Чему равен момент силы тяжести относительно оси, проходящей через точку О перпендикулярно плоскости чертежа, в состоянии, представленном на рисунке?
Плечом силы тяжести, или кратчайшим путем от прямой, проходящей через точку О перпендикулярно плоскости чертежа, до линии действия силы тяжести, будет отрезок, равный максимальному отклонению шара от положения равновесия. Следовательно:
M = Fd = mgd = 2∙10∙0,5 = 10 (Н∙м)
Момент силы может быть положительным и отрицательным.
Если сила вызывает вращение тела по часовой стрелке, то такой момент считают положительным:
M1 = F1d1
Если сила вызывает вращение тела против часовой стрелки, то такой момент считают отрицательным:
M2 = F2d2
Правило моментов
Условия равновесия тел
Тело не участвует в поступательном движении:
∑→Fi=0;→vo=0
Тело не участвует во вращательном движении:
∑Mi=0;ω0=0
Тело находится в состоянии равновесия (не участвует ни в поступательном, ни во вращательном движении)
∑→Fi=0;→vo=0и∑→Fi=0;→vo=0
Простые механизмы
Наклонная плоскость
Дает выигрыш в силе. Чтобы поднять груз на высоту h, нужно приложить силу, равную силе тяжести этого груза. Но, используя наклонную плоскость, можно приложить силу, равную произведению силы тяжести на синус угла уклона плоскости:
mgsin.θ<mg
Рычаг
Дает выигрыш в силе, равный отношению плеча второй силы к плечу первой:
F1F2..=d2d1..
Неподвижный блок
Изменяет направление действия силы. Модули и плечи сил при этом равны:
F1 = F2
M1 = M2
Подвижный блок
Дает выигрыш в силе в 2 раза:
d1 = R
d2 = 2R
F1 = 2F2
Клин
Делит силу на две равные части, направление которых зависит от формы клина: