Vertaalbalansomstandigheden, voorbeelden, oefeningen

Er wordt gezegd dat er een object in is Vertaalbalans Wanneer de som van de krachten die op hem handelen nul is. Dit betekent niet dat er noodzakelijkerwijs de rest is, maar de beweging, indien bestaande, zou uniform of exclusief roterend rechten zijn, in het geval van een uitgebreid object.

Mechanische evenwichtsvoorwaarden zijn gebaseerd op de wetten van Newton over mechanica. Inderdaad, de eerste wet vertelt ons dat een object in rust is of beweegt met een uniforme rechtlijnige beweging MRU, op voorwaarde dat er geen netto kracht erop handelt.

Deze lantaarnpaal is in vertaalbalans

Nu is de resulterende netto kracht of kracht gewoon de vector som van alle krachten die op het object werken. Volgens de tweede wet van Newton moet dit bedrag gelijk zijn aan het product tussen massa en versnelling, maar als het object niet wordt versneld, wordt deze som nietig geannuleerd.

En omdat er geen versnelling is, zijn de twee genoemde mogelijkheden: het lichaam is in rust, dat wil zeggen, het beweegt niet, of als het het geval is, moet het bij MRU zijn. In het eerste geval is er sprake van statische transnationale balans, en in de tweede, dynamiek.

De balans van vertaling is een belangrijke factor in veel aspecten van engineering, bijvoorbeeld in de constructie. De elementen waaruit een gebouw bestaat: balken, kabels, frames en meer, moeten in balans zijn om de stabiliteit van de behuizing te garanderen.

De balans van vertaling wordt ook gezocht in mobiele structuren, zoals mechanische trappen, transportbanden en in de praktijk van talloze sporten.

[TOC]

Vertaalbalansvoorwaarde

Stel dat verschillende krachten op een lichaam handelen, dat wij als F₁, F₂, F₃.. . F_N, Vaste letter gebruiken om te benadrukken dat krachten vectoren zijn en als zodanig moeten worden toegevoegd.

De vector som van al deze krachten wordt genoemd resulterende kracht of Netto kracht. Als deze samenvatting resulteert in de nulvector, wordt de voorwaarde voor het vertaalbalans vervuld:

Kan u van dienst zijn: gesloten elektrisch circuit

F₁+ F₂+ F₃.. .+ F_N = 0

Deze voorwaarde kan compact worden geschreven met behulp van de sommatie:

∑ F_Je = 0

In termen van de componenten van de resulterende kracht, kan de vorige vergelijking, die vector is, worden onderverdeeld in drie scalaire vergelijkingen, één voor elke component van de resulterende kracht:

∑ f_IX = 0; ∑ f_En = 0 en ∑ f_Z = 0

In de praktijk is het niet eenvoudig.

Dit is de reden dat echte objecten bijna nooit zijn vrijgesteld van externe krachten, en bijgevolg is het moeilijk om de balans te verkrijgen.

Dus ingenieurs gebruiken mechanismen om wrijven te verminderen, zoals lagers en het gebruik van smeerolie.

Gratis lichaamsdiagrammen

Het vrije lichaamsdiagram is een schema waarin de krachten die op het lichaam werken, worden getrokken. Wanneer de balans van vertaal wordt gezocht, moeten deze krachten in evenwicht zijn. Als u bijvoorbeeld een verticale kracht gedraagt, zoals gewicht, dan moet er een verticale kracht zijn die exact dezelfde grootte heeft.

Deze kracht kan worden geleverd door de hand die het object verdraagt ​​zodat het niet valt, een touw of gewoon het oppervlak van een tafel.

Als er een tangentiële kracht naar het oppervlak is, zoals kinetische of statische wrijving, moet er een andere tegengestelde kracht zijn zodat de balans bestaat. Laten we bijvoorbeeld het gewicht waarnemen dat hangt aan de snaren die in de volgende figuur worden getoond.

Voorbeeld van een object dat zich in het vertaalevenwicht bevindt, is dat dit wordt onderworpen aan het dak met behulp van de snaren die zijn gerangschikt zoals weergegeven in de afbeelding. Bron: f. Zapata.

Het gewicht blijft in balans tussen vertaling en zonder te bewegen, dankzij het verticale touw dat het vasthoudt door een spanning uit te oefenen T Dat compenseert voor gewicht W. Elke kracht is in het westen weergegeven door een pijl, elk van gelijke grootte en met dezelfde richting, maar tegenovergestelde richting.

Kan u van dienst zijn: Isobarisch proces: formules, vergelijkingen, experimenten, oefeningen

De evenwichtskracht

Stel dat een reeks krachten op een object handelt. Dit wordt een Forces System waarvan het resultaat kan worden gevonden zoals hierboven uitgelegd: elk van de systeemkrachten vectorly toevoegen.

Welnu, met een geweld tegenover dit resultaat wordt genoemd Balancing Force. Als de resulterende kracht is F_R En de evenwichtskracht is EN, Dus:

EN + F_R = 0

Daarom:

EN = - F_R

Voorbeelden van vertaalevenwicht

Veel objecten die we dagelijks, binnen en buitenshuis vinden, zijn in vertaalbalans:

Gebouwen en wegen

Gebouwen en wegen zijn gebouwd om stabiel te blijven en draaien of niet in te storten. In wolkenkrabbers en in het algemeen zeer hoge gebouwen is enige flexibiliteit nodig om windactie te weerstaan.

Boeken en objecten in planken

Boeken in een bibliotheek en producten in winkels zijn objecten die in vertaalbalans blijven en zonder te verhuizen.

De meubels

Het meubilair, de flatscreen -tv en de schilderijen aan de muur, evenals de lampen die aan het plafond hangen, om enkele objecten te noemen, zijn in vertaalbalans.

De verkeerslichten

Verkeerslichten worden bevestigd door palen en kabels, zodat ze niet vallen. We weten echter dat de wind ze doet oscilleren.

De openbare verlichting

Openbare verlichtingslichten zijn ook in vertaalbalans, gefixeerd op lichte berichten, zoals de hoofdafbeelding van de hoofdafbeelding.

Oefening opgelost

Welke omvang moet de sterkte hebben F_S Statische wrijving voor de doos in de figuur om in rust te blijven in het midden van het hellende vlak een hoek α van 37º? De massa van de doos is m = 8 kg.

Kan u van dienst zijn: API Gravity: Scale and Classificatie van ruwe olieVrij lichaamsdiagram voor een rustobject op een hellend vlak. Bron: f. Zapata.

Oplossing

De figuur toont het vrije lichaamsdiagram op het vlak. Er zijn drie krachten die op haar handelen: het gewicht W, verticaal gericht, de normale N, die de loodrechte kracht is die wordt uitgeoefend door het oppervlak van het vlak over de doos, en uiteindelijk de statische wrijvingskracht F_S Dat verzet zich tegen de doos om bergafwaarts te glijden.

De voorwaarde voor vertaalbalans stelt dat:

W + N + F_S = 0

Maar je moet niet vergeten dat dit een vectorgom is en om het uit te voeren is het noodzakelijk om de krachten te ontbinden in componenten langs de coördinaatassen.

In de figuur is een coördinatensysteem getekend waarin de X -as parallel aan het oppervlak van het hellende vlak loopt. Met deze keuze valt statische wrijving op deze as, terwijl de normaal op de as staat en. Het gewicht is de enige kracht die geneigd is en we moeten ontleden met behulp van trigonometrie:

W_X = W. sin α
W_En = W. Cos α

De som van krachten in elke as is:

∑ f_En = N - W_En = 0
∑ f_X = f_S - W_X = 0

Uit deze laatste vergelijking volgt het dat:

F_S = W_X

En zoals W_X = W. sin α en de grootte van het gewicht op zijn beurt is w = m.G, zijnde de waarde van de zwaartekracht, dus de omvang van statische aanraking is eenvoudig:

F_S = m⋅G⋅Sen α = 8 kg × 9.8 m/s² × Sen 37º = 47.2 n.

Referenties

1. Bauer, W. 2011. Fysica voor engineering en wetenschappen. Deel 1. MC Graw Hill.
2. Figueroa, D. (2005). Serie: Physics for Science and Engineering. Deel 2. Dynamisch. Uitgegeven door Douglas Figueroa (USB).
3. Giambattista, een. 2010. Natuurkunde. 2e. ED. McGraw Hill.
4. Serway, r., Jewett, J. (2008). Natuurkunde voor wetenschap en engineering. Deel 1. 7^ma. ED. Cengage leren.
5. Tippens, p. 2011. Fysica: concepten en toepassingen. 7e editie. McGraw Hill.