Tasakaalutingimus kehade jaoks, millel on pöörlemistelg. Lisaküsimused ja ülesanded

Keha on puhkeseisundis (või liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt), kui kõigi talle mõjuvate jõudude vektorsumma on null. Väidetavalt tasakaalustavad jõud üksteist. Kui meil on tegemist teatud kehaga geomeetriline kuju, resultantjõu arvutamisel saab kõiki jõude rakendada keha massikeskmele.

Kehade tasakaalu tingimus

Selleks, et keha, mis ei pöörle, oleks tasakaalus, on vajalik, et kõigi sellele mõjuvate jõudude resultant oleks võrdne nulliga.

F → = F 1 → + F 2 → + . . + F n → = 0 .

Ülaltoodud joonisel on kujutatud jäiga keha tasakaal. Plokk on tasakaaluolekus kolme sellele mõjuva jõu toimel. Jõudude F 1 → ja F 2 → toimejooned lõikuvad punktis O. Raskusjõu rakenduspunkt on keha massikese C. Need punktid asuvad ühel sirgel ja resultantjõu F 1 → , F 2 → ja m g → arvutamisel taandatakse punktiks C .

Tingimusest, et kõigi jõudude resultant on võrdne nulliga, ei piisa, kui keha suudab pöörata ümber mingi telje.

Jõu d õlg on risti pikkus, mis on tõmmatud jõu mõjujoonest kuni selle rakenduspunktini. Jõumoment M on jõu õla ja selle mooduli korrutis.

Jõumoment kipub keha ümber oma telje pöörama. Neid hetki, mis pööravad keha vastupäeva, peetakse positiivseteks. Jõumomendi mõõtühik in rahvusvaheline süsteem C - 1 N m e t r.

Definitsioon. hetke reegel

Kui algebraline summa kõigist kehale fikseeritud pöörlemistelje suhtes rakendatud momentidest on võrdne nulliga, siis on keha tasakaalus.

M1 + M2 + . . + M n = 0

Tähtis!

AT üldine juhtum kehade tasakaalu jaoks peavad olema täidetud kaks tingimust: resultantjõud on võrdne nulliga ja järgitakse momentide reeglit.

Mehaanikas, seal erinevad tüübid tasakaalu. Seega eristatakse stabiilset ja ebastabiilset, aga ka ükskõikset tasakaalu.

Tüüpiline näide ükskõiksest tasakaalust on veerev ratas (või pall), mis suvalises punktis peatudes on tasakaaluseisundis.

Stabiilne tasakaal on selline keha tasakaal, kui selle väikeste kõrvalekalletega tekivad jõud või jõumomendid, mis kipuvad keha tasakaaluseisundisse viima.

Ebastabiilne tasakaal - tasakaaluseisund, väikese kõrvalekaldega, millest jõud ja jõudude momendid kipuvad keha veelgi enam tasakaalust välja viima.

Ülaltoodud joonisel on kuuli asend (1) - ükskõikne tasakaal, (2) - ebastabiilne tasakaal, (3) - stabiilne tasakaal.

Fikseeritud pöörlemisteljega keha võib olla ükskõik millises kirjeldatud tasakaaluasendis. Kui pöörlemistelg läbib massikeskme, tekib ükskõikne tasakaal. Stabiilses ja ebastabiilses tasakaalus paikneb massikese vertikaalsel joonel, mis läbib pöörlemistelge. Kui massikese on pöörlemisteljest allpool, on tasakaal stabiilne. Muidu vastupidi.

Tasakaalu erijuhtum on keha tasakaal toel. Kus elastsusjõud jaotub kogu kehapõhjale ega läbi ühte punkti. Keha on tasakaalus, kui läbi massikeskme tõmmatud vertikaaljoon lõikub tugialaga. Vastasel juhul, kui joon massikeskmest ei lange kontuuri, moodustatud joontega tugipunkte ühendades läheb keha ümber.

Üks näide keha tasakaalust toel on kuulus pisa torn. Legendi järgi kukutas Galileo Galilei õppimiseksperimente läbides sealt palle vabalangus tel.

Torni massikeskmest tõmmatud joon lõikab alust umbes 2,3 m kaugusel selle keskpunktist.

Kui märkate tekstis viga, tõstke see esile ja vajutage Ctrl+Enter

Definitsioon

Keha tasakaaluks nimetatakse sellist seisundit, kui keha mis tahes kiirendus on võrdne nulliga, see tähendab, et kõik kehale mõjuvad jõud ja jõumomendid on tasakaalus. Sel juhul saab keha:

olla rahulikus olekus;
liikuda ühtlaselt ja sirgjooneliselt;
pöörleb ühtlaselt ümber selle raskuskeset läbiva telje.

Keha tasakaalu tingimused

Kui keha on tasakaalus, on korraga täidetud kaks tingimust.

Kõigi kehale mõjuvate jõudude vektorsumma on võrdne nullvektoriga: $\sum_n((\overrightarrow(F))_n)=\overrightarrow(0)$
Kõigi kehale mõjuvate jõudude momentide algebraline summa on võrdne nulliga: $\sum_n(M_n)=0$

Kaks tasakaalutingimust on vajalikud, kuid mitte piisavad. Võtame näite. Võtke arvesse, et ratas veereb ühtlaselt, ilma libisemiseta horisontaalsel pinnal. Mõlemad tasakaalutingimused on täidetud, kuid keha liigub.

Mõelge juhtumile, kui keha ei pöörle. Selleks, et keha ei pöörleks ja oleks tasakaalus, on vajalik, et kõigi jõudude projektsioonide summa suvalisel teljel oleks võrdne nulliga, see tähendab jõudude resultantiga. Siis on keha kas puhkeasendis või liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt.

Keha, millel on pöörlemistelg, on tasakaalus, kui järgitakse jõudude momentide reeglit: keha päripäeva pööravate jõudude momentide summa peab olema võrdne vastupäeva pööravate jõudude momentide summaga.

Et saada õige hetk väikseima pingutusega peate rakendama jõudu pöörlemisteljest võimalikult kaugele, suurendades sama jõu õlavart ja vähendades vastavalt jõu väärtust. Kered, millel on pöörlemistelg, on näiteks: hoob, uksed, klotsid, tugi jms.

Kolm tüüpi kehade tasakaalu, millel on tugipunkt

stabiilne tasakaal, kui keha, mis on tasakaaluasendist eemaldatud lähimasse naaberasendisse ja jäetud rahusse, naaseb sellesse asendisse;
ebastabiilne tasakaal, kui keha, olles tasakaaluasendist naaberasendisse eemaldatud ja jäetud puhkeasendisse, kaldub sellest asendist veelgi kõrvale;
ükskõikne tasakaal - kui keha, olles viidud naaberasendisse ja jäetud rahule, jääb oma uude asendisse.

Fikseeritud pöörlemisteljega keha tasakaal

stabiilne, kui tasakaaluasendis on raskuskese C kõigist võimalikest lähiasenditest madalaimas ja selle potentsiaalne energia saab väikseim väärtus kõigist võimalikest väärtustest naaberpositsioonides;
ebastabiilne, kui raskuskese C on kõigist lähedalasuvatest positsioonidest kõrgeim ja potentsiaalsel energial on suurim väärtus;
ükskõikne, kui keha C raskuskese kõigis lähedalasuvates võimalikes asendites on samal tasemel ja potentsiaalne energia keha üleminekul ei muutu.

Ülesanne 1

Keha A massiga m = 8 kg asetatakse karedale horisontaalsele lauapinnale. Kere külge seotakse niit, visatakse üle ploki B (joonis 1, a). Millise raskusega F saab siduda ploki küljes rippuva niidi otsa, et mitte häirida keha A tasakaalu? Hõõrdetegur f = 0,4; ignoreerige ploki hõõrdumist.

Määratleme kehakaalu ~A: ~G = mg = 8$\cdot $9,81 = 78,5 N.

Eeldame, et kehale A rakenduvad kõik jõud. Kui keha asetatakse horisontaalsele pinnale, mõjuvad sellele ainult kaks jõudu: raskus G ja toe RA vastassuunaline reaktsioon (joon. 1, b).

Kui rakendame piki horisontaalset pinda mõjuvat jõudu F, hakkab jõude G ja F tasakaalustav reaktsioon RA vertikaalsest kõrvale kalduma, kuid keha A on tasakaalus seni, kuni jõu moodul F ületab. maksimaalne väärtus nurga $(\mathbf \varphi )$o piirväärtusele vastav hõõrdejõud Rf max (joon. 1, c).

Jaotades reaktsiooni RA kaheks komponendiks Rf max ja Rn, saame ühele punktile rakenduva nelja jõu süsteemi (joonis 1, d). Projekteerides selle jõudude süsteemi x- ja y-telgedele, saame kaks tasakaaluvõrrandit:

$(\mathbf \Sigma )Fkx = 0, F - Rf max = 0$;

$(\mathbf \Sigma )Fky = 0, Rn - G = 0$.

Lahendame saadud võrrandisüsteemi: F = Rf max, kuid Rf max = f$\cdot $ Rn ja Rn = G, seega F = f$\cdot $ G = 0,4$\cdot $ 78,5 = 31,4 H; m \u003d F / g \u003d 31,4 / 9,81 \u003d 3,2 kg.

Vastus: Lasti mass m = 3,2 kg

2. ülesanne

Joonisel 2 kujutatud kehade süsteem on tasakaaluseisundis. Lasti kaal tg=6 kg. Vektorite vaheline nurk $\widehat((\overrightarrow(F))_1(\overrightarrow(F))_2)=60()^\circ $. $\left|(\overrightarrow(F))_1\right|=\left|(\overrightarrow(F))_2\right|=F$. Leidke raskuste mass.

Tulemusjõud $(\overrightarrow(F))_1ja\ (\overrightarrow(F))_2$ on absoluutväärtuses võrdne koorma kaaluga ja sellele vastupidine suunas: $\overrightarrow(R)=(\overrightarrow (F))_1+(\overrightarrow (F))_2=\ -m\overrightarrow(g)$. Koosinuste seaduse järgi $(\left|\overrightarrow(R)\right|)^2=(\left|(\overrightarrow(F))_1\right|)^2+(\left|(\overrightarrow() F) )_2\right|)^2+2\left|(\overrightarrow(F))_1\right|\left|(\overrightarrow(F))_2\right|(cos \widehat((\overrightarrow(F) )) _1(\overrightarrow(F))_2)\ )$.

Seega $(\left(mg\right))^2=$; $F=\frac(mg)(\sqrt(2\left(1+(cos 60()^\circ \ )\right)))$;

Kuna klotsid on liigutatavad, siis $m_g=\frac(2F)(g)=\frac(2m)(\sqrt(2\left(1+\frac(1)(2)\right)))=\frac( 2 \cdot 6)(\sqrt(3))=6,93\ kg\ $

Vastus: Iga raskuse mass on 6,93 kg.

Tunni eesmärgid:

Hariduslik. Uurida kahte kehade tasakaalu tingimust, tasakaalu tüüpe (stabiilne, ebastabiilne, ükskõikne). Uurige, millistel tingimustel on kehad stabiilsemad.

Arendamine: Edendada arengut kognitiivne huvi füüsikasse, arendada võrdluste tegemise, üldistamise, peamise esiletõstmise, järelduste tegemise oskust.

Hariduslik: kasvatada distsipliini, tähelepanu, oskust oma seisukohta väljendada ja seda kaitsta.

Tunniplaan:

1. Teadmiste uuendamine

2. Mis on staatiline

3. Mis on tasakaal. Tasakaalu tüübid

4. Raskuskese

5. Probleemide lahendamine

Tunni edenemine:

1.Teadmiste uuendamine.

Õpetaja: Tere!

Õpilased: Tere!

Õpetaja: Räägime jätkuvalt jõududest. keha teie ees ebakorrapärane kuju(kivi) riputatud niidi külge ja kinnitatud kaldtasapind. Millised jõud sellele kehale mõjuvad?

Õpilased: Kehale avaldab mõju: niidi tõmbejõud, raskusjõud, kivi küljest lahti rebima kalduv jõud, vastupidine niidi tõmbejõule, toe reaktsioonijõud.

Õpetaja: Jõud leitud, mida me edasi teeme?

Õpilased: Kirjutage üles Newtoni teine seadus.

Kiirendus puudub, seega on kõigi jõudude summa null.

Õpetaja: Mida see ütleb?

Õpilased: See näitab, et keha on puhkeasendis.

Õpetaja: Või võite öelda, et keha on tasakaalus. Keha tasakaal on selle keha puhkeseisund. Täna räägime kehade tasakaalust. Kirjuta üles tunni teema: "Kehade tasakaalutingimused. Tasakaalu tüübid."

2. Uute teadmiste ja tegevusmeetodite kujundamine.

Õpetaja: Mehaanika osa, mis uurib absoluutselt jäikade kehade tasakaalu, nimetatakse staatikaks. Meie ümber pole ühtegi keha, mida jõud ei mõjutaks. Nende jõudude mõjul kehad deformeeruvad.

Deformeerunud kehade tasakaalutingimuste selgitamisel tuleb arvesse võtta deformatsiooni suurust ja olemust, mis raskendab püstitatud ülesannet. Seetõttu võeti tasakaalu põhiseaduste selgitamiseks mugavuse huvides kasutusele absoluutselt jäiga keha mõiste.

Absoluutselt jäik keha on keha, mille deformatsioonid, mis tekivad sellele rakendatavate jõudude mõjul, on tühised. Kirjutage ekraanilt üles staatika, kehade tasakaalu ja absoluutselt jäiga keha definitsioonid (slaid 2).

Ja mida me teada oleme saanud, on see, et keha on tasakaalus, kui geomeetriline summa kõigist sellele rakendatud jõududest on nulliga võrdne esimene tasakaalutingimus. Kirjutage üles 1 tasakaalutingimus:

Kui jõudude summa on võrdne nulliga, siis on ka nende jõudude projektsioonide summa koordinaattelgedel võrdne nulliga. Eelkõige projektsioonide jaoks välised jõud saab kirjutada x-teljele.

Jäigale kehale mõjuvate välisjõudude summa võrdsus nulliga on selle tasakaalu saavutamiseks vajalik, kuid mitte piisav. Näiteks juhatusele sisse erinevaid punkte rakendas kahte võrdset ja vastassuunalist jõudu. Nende jõudude summa on null. Kas juhatus on tasakaalus?

Õpilased: Laud pöördub näiteks nagu jalgratta või auto rool.

Õpetaja:Õige. Samamoodi keeravad kaks identset suurusjärku ja vastassuunalist jõudu jalgratta või auto rooli. Miks see juhtub?

Õpilased: ???

Õpetaja: Iga keha on tasakaalus, kui selle igale elemendile mõjuvate jõudude summa on võrdne nulliga. Kuid kui välisjõudude summa on võrdne nulliga, siis ei pruugi keha igale elemendile rakendatavate jõudude summa olla võrdne nulliga. Sel juhul ei ole keha tasakaalus. Seetõttu peame välja selgitama veel ühe kehade tasakaalu tingimuse. Selleks viime läbi eksperimendi. (Kutsutakse kahte õpilast.)Üks õpilastest rakendab jõudu ukse pöörlemisteljele lähemale, teine õpilane - käepidemele lähemale. Nad rakendavad jõudu erinevad küljed. Mis juhtus?

Õpilased: Võitis see, kes rakendas jõudu käepidemele lähemal.

Õpetaja: Kus on esimese jüngri rakendatud jõu toimejoon?

Õpilased: Ukse pöörlemisteljele lähemal.

Õpetaja: Kus on teise õpilase rakendatud jõu mõjujoon?

Õpilased: Uksepiidale lähemale.

Õpetaja: Mida veel võime märgata?

Õpilased: Et kaugused pöörlemisteljelt jõudude rakendusjoonteni on erinevad.

Õpetaja: Mis siis veel määrab jõu tegevuse tulemuse?

Õpilased: Jõu mõju tulemus sõltub kaugusest pöörlemisteljelt jõu toimejooneni.

Õpetaja: Kui suur on kaugus pöörlemisteljelt jõu toimejooneni?

Õpilased:Õlg. Õlg on risti, mis on tõmmatud pöörlemisteljelt selle jõu mõjujoonele.

Õpetaja: Kuidas on jõud ja õlad üksteisega seotud sel juhul?

Õpilased: Kangi tasakaalureegli järgi on sellele mõjuvad jõud pöördvõrdelised nende jõudude õlgadega. .

Õpetaja: Mis on keha ja selle kätt pöörava jõu mooduli korrutis?

Õpilased: Võimu hetk.

Õpetaja: Seega on esimestele õpilastele rakendatud jõumoment ja teistele õpilastele rakendatud jõumoment on

Nüüd saame sõnastada teise tasakaalutingimuse: Tahke keha on tasakaalus, kui temale suvalise telje ümber mõjuvate välisjõudude momentide algebraline summa on null. (Slaid 3)

Tutvustame raskuskeskme mõistet. Raskuskese on resultantse raskusjõu rakenduspunkt (punkt, mida läbib kõigi keha üksikutele elementidele mõjuvate paralleelsete gravitatsioonijõudude resultant). Samuti on olemas massikeskme mõiste.

Süsteemi massikese materiaalsed punktid helistas geomeetriline punkt, mille koordinaadid määratakse järgmise valemiga:

; sama jaoks.

Raskuskese langeb kokku süsteemi massikeskmega, kui see süsteem asub ühtlases gravitatsiooniväljas.

Vaadake ekraani. Proovige leida nende kujundite raskuskese. (slaid 4)

(Demonstreerige süvendite ja liugustega varda ning tasakaalu pallitüüpide abil.)

Slaidil 5 näete seda, mida nägite kogemuses. Kirjutage üles tasakaalu stabiilsuse tingimused slaididelt 6,7,8:

1. Kehad on stabiilses tasakaaluseisundis, kui tasakaaluasendist vähimagi kõrvalekaldumise korral tekib jõud või jõumoment, mis viib keha tagasi tasakaaluasendisse.

2. Kehad on ebastabiilses tasakaaluseisundis, kui tasakaaluasendist vähimagi kõrvalekaldumise korral tekib jõud või jõumoment, mis viib keha tasakaaluasendist välja.

3. Kehad on ükskõikses tasakaaluseisundis, kui vähimagi kõrvalekalde korral tasakaaluasendist ei teki keha asendit muutvat jõudu ega jõumomenti.

Nüüd vaadake slaidi 9. Mida saate öelda stabiilsustingimuste kohta kõigil kolmel juhul?

Õpilased: Esimesel juhul, kui tugipunkt on raskuskeskmest kõrgemal, on tasakaal stabiilne.

Teisel juhul, kui tugipunkt langeb kokku raskuskeskmega, on tasakaal ükskõikne.

Kolmandal juhul, kui raskuskese on tugipunktist kõrgemal, on tasakaal ebastabiilne.

Õpetaja: Nüüd vaatleme kehasid, millel on tugiala. Toepiirkonna all mõistetakse keha kokkupuuteala toega. (slaid 10).

Mõelgem, kuidas muutub raskusjõu toimejoone asend keha pöörlemistelje suhtes, kui tugialaga keha on kallutatud. (slaid 11)

Pange tähele, et kui keha pöörleb, muutub raskuskeskme asend. Ja iga süsteem kipub alati raskuskeskme asukohta madalamale viima. Seega on kaldus kehad stabiilses tasakaalus, samas kui raskusjõu toimejoon läbib tugiala. Vaata slaidi 12.

Kui tugialaga keha läbipaine suurendab raskuskeset, on tasakaal stabiilne. Stabiilses tasakaalus läbib raskuskeset läbiv vertikaaljoon alati tugiala.

Kaks keha, millel on sama kaal ja toetuspind, kuid erinevad kõrgused, on erinevad piirnurk kallutada. Kui see nurk ületatakse, lähevad kehad ümber. (slaid 13)

Madalama raskuskeskmega tuleb keha kallutamiseks rohkem tööd teha. Seetõttu võib ümbermineku töö olla selle stabiilsuse mõõdupuu. (Slaid 14)

Seega on kallutatud konstruktsioonid stabiilses tasakaaluasendis, kuna raskusjõu toimejoon läbib selle tugiala. Näiteks Pisa torn.

Inimese keha kõikumine või kaldumine kõndimisel on seletatav ka sooviga säilitada stabiilne asend. Toe pindala määratakse ümber tõmmatud joone sees oleva ala järgi äärmuslikud punktid keha kontakt toega. kui inimene seisab. Raskusjõu toimejoon läbib tuge. Kui inimene tõstab oma jala üles, siis tasakaalu säilitamiseks kummardub ta ümber, viies raskusjõu toimejoone uude asendisse, nii et see läbib jälle tugiala. (slaid 15)

Erinevate konstruktsioonide stabiilsuse tagamiseks suurendatakse tugipinda või langetatakse konstruktsiooni raskuskeset, tehes võimsa toe, või suurendatakse tugipinda ja samal ajal langetatakse konstruktsiooni raskuskese. .

Transpordi stabiilsuse määravad samad tingimused. Seega kahest transpordiliigist, autost ja bussist, on auto kaldteel stabiilsem.

Nende transpordiliikide sama kaldega bussi lähedal kulgeb raskusjoon tugiala servale lähemale.

Probleemi lahendamine

Ülesanne: Materiaalsed punktid massiga m, 2m, 3m ja 4m asuvad ristküliku, mille küljed on 0,4m ja 0,8m, tippudes Leidke nende materiaalsete punktide süsteemi raskuskese.

x s -? juures koos -?

Materiaalsete punktide süsteemi raskuskeskme leidmine tähendab selle koordinaatide leidmist XOY koordinaatsüsteemis. Joondame koordinaatide XOY alguspunkti materjali massipunkti sisaldava ristküliku tipuga m, ja suunata koordinaatteljed piki ristküliku külgi. Materiaalsete punktide süsteemi raskuskeskme koordinaadid on võrdsed:

Siin on massiga punkti koordinaat OX-teljel. Nagu jooniselt järeldub, kuna see punkt asub lähtepunktis. Koordinaat on samuti võrdne nulliga, punktide koordinaadid massidega OX-teljel on samad ja võrdsed ristküliku külje pikkusega. Asendades koordinaatide väärtused, saame

Massiga punkti koordinaat OY-teljel on null, =0. Sellel teljel paiknevate massidega punktide koordinaadid on samad ja võrdsed ristküliku külje pikkusega. Asendades need väärtused, saame

testi küsimused:

1. Keha tasakaalu tingimused?

1 tasakaalutingimus:

Jäik keha on tasakaalus, kui sellele mõjutavate välisjõudude geomeetriline summa on null.

2 Tasakaalutingimus: Tahke keha on tasakaalus, kui temale suvalise telje ümber mõjuvate välisjõudude momentide algebraline summa on võrdne nulliga.

2. Nimeta bilansi liigid.

Kehad on stabiilses tasakaaluseisundis, kui tasakaaluasendist vähimagi kõrvalekaldumise korral tekib jõud või jõumoment, mis viib keha tagasi tasakaaluasendisse.

Kehad on ebastabiilses tasakaaluseisundis, kui tasakaaluasendist vähimagi kõrvalekaldumise korral tekib jõud või jõumoment, mis viib keha tasakaaluasendist välja.

Kehad on ükskõikses tasakaaluseisundis, kui vähimagi kõrvalekalde korral tasakaaluasendist ei teki keha asendit muutvat jõudu ega jõumomenti.

Kodutöö:

Kasutatud kirjanduse loetelu:

1. Füüsika. 10. klass: õpik. üldhariduse jaoks institutsioonid: põhi- ja profiil. tasemed / G. Ya. Myakishev, B. B. Bukhovtsev, N. N. Sotsky; toim. V. I. Nikolajev, N. A. Parfenteva. - 19. väljaanne. - M.: Valgustus, 2010. - 366 lk.: ill.
2. Maron A.E., Maron E.A. "Füüsika kvalitatiivsete probleemide kogumik 10 rakku, M.: Enlightenment, 2006
3. L.A. Kirik, L.E.Gendenshtein, Yu.I.Dik. Metoodilised materjalidõpetajale hinne 10, M.: Ileksa, 2005.-304s:, 2005
4. L.E.Gendenshtein, Yu.I.Dik. Füüsika hinne 10.-M.: Mnemosyne, 2010.a

9. klassi füüsikas (I.K. Kikoin, A.K. Kikoin, 1999),
ülesanne №6
peatükki " LABORITÖÖD».

Töö eesmärk: määrata kindlaks kangi õlgadele mõjuvate jõudude momentide suhe, kui see on tasakaalus. Selleks riputatakse kangi ühe õla külge üks või mitu raskust, teise külge kinnitatakse dünamomeeter (joonis 179).

See dünamomeeter mõõdab jõumoodulit F, mida tuleb rakendada, et hoob oleks tasakaalus. Seejärel mõõdetakse sama dünamomeetri abil kauba massi moodul P. Kangi varre pikkusi mõõdetakse joonlauaga. Pärast seda määratakse jõudude P ja F momentide M 1 ja M 2 absoluutväärtused:

Järelduse momendireegli eksperimentaalse kontrollimise vea kohta saab teha ühtsusega võrreldes

seos:

Mõõtmine:

1) joonlaud; 2) dünamomeeter.

Materjalid: 1) siduriga statiiv; 2) kang; 3) kaupade komplekt.

Töökäsk

1. Paigaldage käsi statiivile ja tasakaalustage see horisontaalasendis, kasutades selle otstes asuvaid libisevaid mutreid.

2. Riputage koorem mingil hetkel kangi ühele õlale.

3. Kinnitage dünamomeeter kangi teise õla külge ja määrake rakendatav jõud.

ela kangi poole, et see oleks tasakaalus.

4. Mõõtke joonlaua abil hoobade pikkust.

5. Määrake dünamomeetri abil koormuse R kaal.

6. Leidke jõudude P ja F momentide absoluutväärtused

7. Sisestage leitud väärtused tabelisse:

				M 1 \u003d Pl 1, N⋅m

8. Võrrelge suhet

ühtsusega ja teha järeldus momendireegli eksperimentaalse kontrolli vea kohta.

Töö põhieesmärk on tuvastada kehale rakendatavate jõudude momentide suhe fikseeritud telg pöörlemine tasakaalus. Meie puhul kasutame sellise korpusena kangi. Momentide reegli kohaselt on sellise keha tasakaalus olemiseks vajalik, et pöörlemistelje ümber tekkivate jõudude momentide algebraline summa oleks võrdne nulliga.

Mõelge sellisele kehale (meie puhul kangile). Sellele mõjuvad kaks jõudu: koormuste kaal P ja jõud F (dünamomeetri vedru elastsus), nii et hoob on tasakaalus ja nende jõudude momendid peavad olema absoluutväärtuselt üksteisega võrdsed. Absoluutsed väärtused jõudude F ja P momendid on määratletud vastavalt:

Järeldusi momendireegli eksperimentaalse kontrollimise vea kohta saab teha, kui võrrelda suhet ühtsusega:

Mõõteriistad: joonlaud (Δl = ±0,0005 m), dünamomeeter (ΔF = ±0,05 H). Mehaanikas on komplektist saadud raskuste mass (0,1 ± 0,002) kg.

Töö lõpetamine

Kinnitage keha kindlale teljele (punkt 1.4) ja sellele rakendatakse jõudu kahel viisil:

1) toimejoon läbib pöörlemistelge. on reaktsiooniga tasakaalus ja keha on tasakaalus;

2) toimejoon ei läbi pöörlemistelge, mis põhjustab keha pöörlemise.

Rakendame kehale jõudu, mis paneb selle sisse pöörlema vastaspool. Teatud tingimustel võib pöörlemine muutuda ühtlaseks või täielikult peatuda. Eksperimentidest on teada, et see juhtub siis, kui , kus d 1 ja d 2 – õlad tugevus ja.

Tugevuse õlg(d)telje kohta – lühim vahemaa jõu toimejoonest sellele teljele.

Võimu hetk (M) on jõumooduli ja selle õla korrutis.

[M] = 1 Nm

Selles jaotises käsitletakse hetke kui skalaar, samas kui jõud ja nende õlad asuvad tasapinnal, mis on risti pöörlemisteljega.

Keha päripäeva pöörava jõumomenti loetakse negatiivseks, vastupäeva positiivseks.

Tasakaalutingimus on tuntud kui hetke reegel: fikseeritud pöörlemisteljega keha on tasakaalus, kui kõigi talle mõjuvate jõudude momentide algebraline summa on null.

Täielik tasakaal (iga keha jaoks)

Keha on tasakaalus, kui kõigi sellele rakendatavate jõudude resultant on null ja nende jõudude momentide summa ümber pöörlemistelje on samuti null.

Tasakaalu tüübid

1. jätkusuutlik tasakaal- tasakaal, millest väljumisel ilmub jõud, mis viib keha tagasi algasendisse.

2. Ebastabiilne tasakaal- tasakaal, millest väljumisel tekib jõud, mis viib keha algsest asendist veelgi kõrvale.

3. Ükskõikne tasakaal- tasakaal, millest väljumisel ei teki ei taastavat ega kõrvalekalduvat jõudu.

MOLEKULAARFÜÜSIKA

Molekulaarfüüsika- füüsika haru, milles selgitatakse kehade ja ainete oleku muutumise nähtusi sisemine struktuur ained.

päritolu molekulaarfüüsika

Vanarahva esindused

Muistsed filosoofilised koolkonnad selgitasid kehade ja ainete ehitust erineval viisil. Näiteks Hiinas uskusid teadlased, et kehad koosnevad veest, tulest, eetrist, õhust jne. Leukippus (5. sajand eKr, Kreeka) ja Demokritos (5. sajand eKr, Kreeka) väljendasid ideed, et:

1) kõik kehad koosnevad väikseimad osakesed- aatomid;

2) kehadevahelised erinevused määratakse kas nende aatomite erinevuse või aatomite paigutuse erinevuse järgi.

Molekulaarfüüsika areng

Suure panuse teadusesse andis Mihhail Vassiljevitš Lomonosov (1711–1765, Venemaa). Ta töötas välja aine molekulaarse (aatomi) struktuuri idee ja pakkus välja, et:

1) osakesed (molekulid) liiguvad juhuslikult;

2) molekulide liikumiskiirus on seotud aine temperatuuriga (mida kõrgem temperatuur, seda suurem kiirus);

3) peab olema temperatuur, mille juures molekulide liikumine peatub.

19. sajandil tehtud katsed kinnitasid tema ideede õigsust.

Browni kogemus

1827. aastal asetas botaanik Robert Brown (1773–1858, Inglismaa) mikroskoobi alla vedeliku, milles olid väikesed tahked ained, ja leidis, et:

1) osakesed liiguvad juhuslikult;

2) kui väiksem osake, seda tugevam on selle liikumine märgatav;

Ta jõudis järeldusele, et tahkete osakeste mõju annavad kokkupõrgete ajal vedelad osakesed. Paljude teadlaste töödes töötati välja aine struktuuri ja omaduste doktriini – molekulaar-kineetiline teooria (MKT), mis põhineb molekulide (aatomite) olemasolu kontseptsioonil.

ICB põhisätted

1) Ained koosnevad osakestest: aatomitest ja molekulidest;

2) osakesed liiguvad juhuslikult;

3) osakesed interakteeruvad üksteisega.

Nendest sätetest lähtudes selgitati nähtusi: gaaside, vedelike elastsus ja tahked ained; aine ülekandmine ühest agregatsiooni olek teisele; gaaside paisumine; difusioon ja jne.

Koondamisseisund(termodünaamiline faas)- üks neist kolm osariiki ained (tahked, vedelad, gaasilised).

Difusioon- ainete spontaanne segunemine.