Что такое статика в физике и что она изучает? основные формулы

Что изучает статика, основные понятия

Статика в физике представляет собой отдельное направление, получившее активное развитие в теории механики, призвана исследовать и выявлять закономерности между материальными телами в равновесном положении, находящимися под определенным воздействием некоторых сил, способы трансформации таких сил по некоторым механизмам в эквивалентные системы.

Ключевая задача статики состоит в формулировке теорем и закономерностей, согласно которым реализуется трансформация силовой системы в некоторые эквивалентные формы. Статические методики и законы с доказательствами применимы в процессе исследования, изучения, измерения параметров разнообразных тел в разных ситуациях:

• равновесие;
• динамика твердого тела;
• трансформация сил в упрощенные эквивалентные форматы.

Согласно основным положениям и явлениям статики равновесное состояние является таким состоянием, когда любые компоненты и элементы механической системы пребывают в покое по отношению к какой-то инерциальной координатной системе. Базовыми понятиями статики считают силы и точки, к которым они приложены.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

Что изучает статика

Известно, что тело под воздействием внешних или внутренних сил совершает работу, испытывает ускорение, покоившиеся тела двигаются. Встречаются случаи, когда тела, на которые действуют несколько сил, остаются неподвижными. Так, если на объект в состоянии покоя оказывается давление парой равных по значению (модулю), но противоположных по направлению сил, он остаётся в состоянии покоя – не двигается относительно системы отсчёта. Это идеальный случай. В иных, реальных, ситуациях внешнее давление на тела значительно сложнее. Изучением таких случаев занимается отдельный раздел науки о законах природы.

Статика – это раздел в физике, определяющий условия нахождения тел, сооружений (здания, мосты) и прочего, что изучает и использует человек, в равновесии. Направление также даёт ответы на ряд вопросов, касающихся перемещения тел. Для примера: груз подвешен на не растягивающейся верёвке, перекинутой через блок. Пользуясь открытыми века назад законами статики, определяется сила T, которую необходимо приложить к другому концу шнурка, чтобы система осталась в равновесии. По модулю она будет равной притяжению (P). При этом учитываются силы или коэффициент трения, растяжения верёвки. 

Статика даёт намного больше, чем условия равновесия. Позволяет узнать, что нужно сделать, чтобы ввести систему в такое состояние или вывести из него. Для перемещения груза вверх следует приложить усилие, превышающее P, для опускания – уменьшить ниже силы притяжения. Статика даёт понимание направления движения тел при нарушении равновесия определённым образом.

Изначально статика была разделом механики, отвечающим и на вопросы перемещения тел. Например, когда возникала необходимость использования простых механизмов – рычагов, блоков – для изменения положения массивных предметов, то есть нарушения их равновесия. Различают следующие виды равновесий:

1. Устойчивое – при мизерном отклонении равновесия тело возвращается в начальное положение.
2. Безразличное – при малом отклонении тело не теряет равновесия.
3. Неустойчивое – при отклонении от состояния равновесия возникает воздействие, повышающее отклонение.

Статика имела огромное значение для инженеров и архитекторов древности. Увы, она не позволяет узнать, насколько быстро будет передвигаться груз на нитке, переброшенной через блок. Вопрос производительности подняли с появлением сложных механизмов, развитием тепловых двигателей.

Закон Архимеда

Архимедова сила – это выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость или газ.

Причина возникновения выталкивающей силы – разница давлений жидкости или газа на верхнюю и нижнюю грани.
Архимедова сила всегда направлена перпендикулярно поверхности жидкости.
Архимедова сила равна разности веса тела в воздухе и веса тела в жидкости или газе:

где ​\( P_1 \)​ – вес тела в воздухе,
​\( P_2 \)​ – вес тела в жидкости или газе.

Закон Архимеда
На тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости или газа, вытесненных телом:

Если тело полностью погружено в жидкость, то

где ​\( V_m \)​ – объем тела, погруженного в жидкость.

Если тело не полностью погружено в жидкость, то

где ​\( V_{чm} \)​ – объем части тела, погруженной в жидкость.

Главные задачи

Основные понятия и определения статики целенаправленно стараются решить две главные проблемы, среди которых:

• Способ сложения сил и приведение системного воздействия сил в простейший вид.
• Попытка определения условий, характеризующих систему сил, воздействующих на тела неподвижного типа.

Чтобы ответить на вопрос «что такое статика?», необходимо знать о наличии абсолютно твердых тел (А. Т. Т.) и материальных точек (М. Т.), которые являются важными составными элементами этого раздела механики.

А. Т. Т. – это тело, обладающее отсутствием деформации между парой точек, в нем. М. Т. можно характеризовать как тело, размерными величинами которого можно пренебрегать.

Существует также понятие механических сил, определяемых количественными мерами взаимодействия механического типа между материальными объектами.

Сила, как правило, подлежит описанию путем определения ее модуля и направлением движения и точкой, к которой прилагают ее, а также является векторной величиной.

Другой частью ответа на вопрос о том, что такое статика, является определение типа систем. Например, существует понятие уравновешенной системы, которая характеризуется постоянным наличием состояния покоя, даже под воздействием определенной силы.

Эквивалентные силы определяются способом их воздействия на твердый объект, а именно тип влияния должен быть одинаковым. Если же набор сил своим воздействием сопоставим с эквивалентом одной подобной величине, то такую силу именуют равнодействующей системой. Все типы воздействий делятся на внутреннюю и внешнюю форму.

Аксиомы и формулы

Аксиомы с точки зрения статики — ключевые закономерности и правила, применимые с целью изменения силовых систем в форматы, им эквивалентные.

Подобные трансформации, о которых идет речь в расшифровке термина, не способны изменить как-либо математические соотношения, описывающие перемещение твердых объектов. По этой причине такие преобразования способствуют переходу к упрощенной системе при условии стабильности движения. Статические аксиомы применимы к решению разнообразных задач, а не только заданий, в условиях которых речь идет лишь о статичных положениях тел.

Таким образом, сформулированные закономерности позволяют находить ответы на вопросы, связанные с поведением объектов, подвергающихся действию сил

При этом важно, чтобы непосредственно сами тела не меняли форму и размеры, то есть, исключены какие-либо деформации. Исключением являются ситуации, когда подобные изменения ничтожно малы в сравнении с габаритами исследуемой механической системы

Перечислим главные аксиомы:

1. Аксиома о прибавлении (отбрасывании) системы, состоящей из пары сил, эквивалентной нулевому значению. Если положение объекта не меняется, то является допустимым приложение к нему (отбрасывание) системы сил в равновесном состоянии.
2. Аксиома о равенстве сил, которые действуют или противодействуют, называется Закономерностью классической механики о действии и противодействии. Когда определенное тело воздействует на какое-либо другое тело, с его стороны наблюдается аналогичное по величине противоположное действие, которое отличается направлением.
3. Аксиома о равновесном состоянии системы из пары сил. Такие силы, воздействующие на аналогичный объект, находятся в равновесии относительно друг друга при условии, что их значение равно, а действия распространяются по одинаковой прямой линии в разные стороны.
4. Аксиома параллелограмма пары сил. Равнодействующая пары сил, которые воздействуют на одну какую-либо точку, оказывает действие на аналогичную точку и рассчитывается как диагональная линия, проведенная в параллелограмме со сторонами, равными рассматриваемым силам.
5. Аксиома затвердевания. При условии равновесного состояния, характерного для объекта, подвергаемого деформации, наблюдается равновесное состояние и по результатам его трансформации в тело с абсолютной твердостью.
6. Аксиома освобождения от взаимосвязей. Некоторая система находится в стабильном механическом состоянии при освобождении ее от взаимосвязей и воздействии на точки рассматриваемой системы сил, которые аналогичны воздействовавшим на них силам реакций связей.
7. Аксиома параллелепипеда трех сил. Три силы, которые приложены к некоторой одинаковой точке, допустимо заместить единой равнодействующей силой, равной по модулю и направлению диагонали параллелепипеда со сторонами в виде рассматриваемых сил.

Исходя из представленных выше аксиом, можно вывести несколько справедливых утверждений. Перечислим следующие следствия:

1. Если перенести силу по линии, вдоль которой распространяется ее действие, то эффект от такой силы по отношению к некоторому телу остается прежним.
2. Суммарно комплекс внутренних сил характеризуется нулевым значением.

В процессе решения примеров из обучающего курса по статике необходимо использовать стандартные формулы. Таким образом, при известных значениях физических величин, которые даны в условиях задачи, несложно вычислить искомые параметры системы. Рассмотрим основные формулы:

1. Момент силы: \(М = F \cdot d\).
2. Принцип равновесия тел: \(\sum \overrightarrow{F} = 0\).
3. Давление жидкости: \(p=\rho\cdot g\cdot h\).
4. Сила давления жидкости: \(F =p \cdot S\).
5. Архимедова сила: \(F_{a} =Р_{1} — Р_{2}\).

Что даёт динамический сайт (и в чём мешает)

Содержимое сайта можно адаптировать под пользователя: страницы заказов, личные кабинеты, результаты поиска, соцсети, форумы, комментарии — всё это динамические продукты. В статике реализовать всё это невозможно. 

Простое обновление и дополнение: при желании разработчик может сделать удобный интерфейс добавления материалов на сайт — как в тех же соцсетях. Вам не нужно загружать файлик в «Фейсбук» или VK.com, вы просто набираете текст прямо в браузере. 

Интеграции: сайт может сам обращаться к базам данных, спрашивать данные у других сервисов, на лету подгружать ваши данные из разных источников.

Сайт работает медленнее: сборка страниц на лету требует больше времени, чем отдача документа. Счёт идёт на десятые доли секунды, но когда у тебя очень много пользователей, это может быть проблемой. 

Есть пространство для взлома: хакер может завернуть в свой запрос какой-нибудь вредоносный код (в духе «повар, приготовь мне торт с ключами от твоей квартиры»). Если специально не предусматривать такие атаки, можно получить дыру в безопасности. 

Непросто обслуживать и переносить. Динамические сайты требуют установки на сервер особенного сборочного софта (например, PHP или Python). Этот софт должен быть определённой версии, с определённым набором модулей. Их нужно правильно между собой увязать. Это не так просто, как скопировать файлики и перекинуть на другой сервер. 

Статичные сайты

Изначально сайты в интернете хранились и отдавались так:

1. На удалённом компьютере лежали документы. В буквальном смысле: документы с текстовой информацией. Один документ соответствовал одной странице. 
2. На этом же компьютере работала специальная программа — веб-сервер. Она знала, что если у неё запросили какой-то сайт, нужно отдать какой-то конкретный документ. Можно представить, что сервер — это сотрудник архива: вы запросили документ — вам его отдали. 
3. Следовательно, скачать из интернета можно было только те документы, которые физически лежали где-то на серверах.

Если вам на сайте нужно было иметь 30 страниц, вам нужно было иметь 30 документов, которые физически будут лежать на сервере. 

Например, вот так выглядят документы сайта, на котором мы пилим наши проектики — mihailmaximov.ru. В «корне» нам доступен только документ index.html — это главная страница. Ещё слева видны папки с проектами. Чтобы завести новый проект, мы делаем новую папку и складываем в неё нужные документы.

Твердые тела

Статика используется при анализе конструкций, например, в архитектурном и строительном проектировании . Сопротивление материалов — это смежная область механики, которая в значительной степени полагается на применение статического равновесия. Ключевым понятием является центр тяжести покоящегося тела: он представляет собой воображаемую точку, в которой находится вся масса тела. Положение точки относительно фундамента, на котором лежит тело, определяет его устойчивость.в ответ на внешние силы. Если центр тяжести находится за пределами фундамента, то тело нестабильно, потому что действует крутящий момент: любое небольшое возмущение приведет к падению или опрокидыванию тела. Если центр тяжести находится внутри фундамента, тело устойчиво, поскольку на него не действует крутящий момент. Если центр тяжести совпадает с основанием, то тело называют метастабильным .

Второе условие равновесия

Суммирование моментов вокруг произвольной оси также должно быть аннулировано, что мы выражаем следующим образом:

∑ M_я =

Когда к телу на плоскости применяются условия равновесия, силы должны быть разложены на два декартовых компонента x и y. В результате получается два уравнения, по одному для каждого компонента.

Второе условие равновесия позволяет нам через моменты добавить третье уравнение.

С другой стороны, для трехмерных объектов количество уравнений увеличивается до 6.

Следует отметить, что соблюдение условий равновесия необходимо для обеспечения статического равновесия тела.

Но этого недостаточно, поскольку бывают случаи, когда эти условия выполняются, но мы не можем гарантировать, что объект находится в равновесии. Вот что происходит, когда между частями объекта происходит относительное движение, то есть твердое тело частично связано.

Основные понятия и законы динамики

Часть механики, изучающая причины, вызвавшие ускорение тел, называется динамикой

Первый закон Ньютона:
Cуществуют такие системы отсчёта, относительно которых тело сохраняет свою скорость постоянной или покоится, если на него не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано.
Свойство тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения при уравновешенных внешних силах, действующих на него, называется инертностью. Явление сохранения скорости тела при уравновешенных внешних силах называют инерцией. Инерциальными системами отсчёта называют системы, в которых выполняется первый закон Ньютона.

Принцип относительности Галилея:во всех инерциальных системах отсчёта при одинаковых начальных условиях все механические явления протекают одинаково, т.е. подчиняются одинаковым законамМасса — это мера инертности телаСила — это количественная мера взаимодействия тел.

Второй закон Ньютона:Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на ускорение, сообщаемое этой силой:
$F{→} = m⋅a{→}$

Сложение сил заключается в нахождении равнодействующей нескольких сил, которая производит такое же действие, как и несколько одновременно действующих сил.

Третий закон Ньютона: Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, расположены на одной прямой, равны по модулю и противоположны по направлению:
$F_1{→} = -F_2{→} $

III закон Ньютона подчёркивает, что действие тел друг на друга носит характер взаимодействия. Если тело A действует на тело B, то и тело B действует на тело
A (см. рис.).
Или короче, сила действия равна силе противодействия. Часто возникает вопрос: почему лошадь тянет сани, если эти тела взаимодействуют с равными силами? Это возможно только за счёт взаимодействия с третьим телом — Землёй. Сила, с которой копыта упираются в землю, должна быть больше, чем сила трения саней о землю. Иначе копыта будут проскальзывать, и лошадь не сдвинется с места.
Если тело подвергнуть деформации, то возникают силы, препятствующие этой деформации. Такие силы называют силами упругости.

Закон Гука записывают в виде
где k — жёсткость пружины, x — деформация тела. Знак «−» указывает, что сила и деформация направлены в разные стороны.

При движении тел друг относительно друга возникают силы, препятствующие движению. Эти силы называются силами трения. Различают трение покоя и трение скольжения. Сила трения скольжения подсчитывается по формуле
где N — сила реакции опоры, µ — коэффициент трения.
Эта сила не зависит от площади трущихся тел. Коэффициент трения зависит от материала, из которого сделаны тела, и качества обработки их поверхности.

Трение покоя возникает, если тела не перемещаются друг относительно друга. Сила трения покоя может меняться от нуля до некоторого максимального значенияГравитационными силами называют силы, с которыми любые два тела притягиваются друг к другу.

Закон всемирного тяготения:Весом телаСила тяжестиНевесомостьюИскусственный спутник ЗемлиПервая космическая скорость

1.3. Основные понятия и законы статики и гидростатики

устойчивое, неустойчивое и безразличное.устойчивое равновесие.неустойчивое положениебезразличноеПлечом силыУсловие равновесия рычага:Давлениемзакон Паскаля:Гидравлический прессA1 = A2.силой Архимедазакон Архимеда_{жидкпогр}Условие плавания тела

1.4. Законы сохранения

Импульсом телаимпульсом силы.закон сохранения импульсаМеханической работойМощностьэнергией.кинетическую и потенциальную.кинетической энергией.потенциальной энергией.Энергия сжатой пружины:механическую энергию.закон сохранения механической энергии

1.5. Механические колебания и волны

КолебаниямиГармоническими колебаниямиамплитудой колебанийПериодом TЧастотой периодических колебаний-1Математическим маятникомПериод колебаний математического маятникаПериод колебаний груза на пружинеРаспространение колебаний в упругих средах.поперечнойпродольнойДлиной волныЗвуковыми волнами

Статика вытянутых тел

Более реалистичная модель предполагает, что объекты представляют собой протяженные тела, состоящие из множества частиц, что означает, что силы могут применяться к разным точкам.

Это очень важно, поскольку эти эффекты могут быть:

–Динамический, связанные с движением или его отсутствием,

–Деформерыизменениями формы, которым подвергаются тела.

Статика предполагает, что объекты жесткие и недеформируемые, поэтому изучает не искажающие эффекты, а динамические.

Поскольку размеры исследуемого объекта измеримы, силы могут быть приложены к разным местам, и возможно, что, хотя они не перемещают его, они могут заставить его вращаться. В этом случае объект больше не будет находиться в статическом равновесии.

Динамика

Ещё один раздел механики, который рассматривает причины, порождающие механическое движение тел, называется динамикой. Это наименование образовано от греческого слова «δύναμις», означающего силу. Основными понятиями динамики являются масса тела, сила, которая на него воздействует, энергия, импульс и момент импульса. Основными задачами – определение силы, действующей на физическое тело, по характеру его движения, и определение характера движения, исходя из заданных сил воздействия.

Значительный вклад в развитие динамики внёс британский учёный Исаак Ньютон, сформулировавший три своих знаменитых закона, которые описывают взаимодействия сил, и фактически ставший родоначальником классической динамики. Эта дисциплина изучает закономерности движения при скоростях, ограниченных интервалом от долей одного миллиметра в секунду до десятков километров в секунду. Однако при рассмотрении движения сверхмалых объектов (элементарных частиц) и сверхвысоких скоростей, приближающихся к скорости света, законы классической динамики перестают действовать.

Примечания

1. Линдберг, Дэвид С. (1992). Начало западной науки . Чикаго: Издательство Чикагского университета. п. 108-110 .
2. Грант, Эдвард (2007). История естественной философии . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. п.  -10.
3. Хольме, Audun (2010). Геометрия: наше культурное наследие (2-е изд.). Гейдельберг: Springer. п.  . ISBN 3-642-14440-3.
4. Мериам, Джеймс Л. и Л. Гленн Крейдж. Инженерная механика (6-е изд.) Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, 2007; п. 23.
5. Инженерная механика , стр. 24
6. Hibbeler, RC (2010). Инженерная механика: статика, 12-е изд . Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл. ISBN 0-13-607790-0.
7. Пиво, Фердинанд (2004). Векторная статика для инженеров . Макгроу Хилл. ISBN 0-07-121830-0.
8. Мари Рожанские и IS Levinova (1996), «статика», стр. 642, в ( , стр. 614–642) harv error: no target: CITEREFMorelonRashed1996 (help)

Задачи

Задача 1

В состав строительной конструкции входит некоторый рычаг, пребывающий в равновесном состоянии. При этом на него оказывает действие пара сил. В первом случае момент составляет 20 Н*м.  Другая сила по модулю соответствует значению 5 Н. Требуется вычислить, чему равно плечо второй силы.

Решение

С целью решения записанной задачи необходимо применить аксиомы, характерные для статики. В данной ситуации целесообразно обратиться к формуле, описывающей равновесное положение рычажной конструкции:

\(М_{1} = М_{2}\)

Подставим формулы для расчета, в состав которых входит сила и плечо. Тогда получим:

\(М_{1} = F_{2}\cdot d_{2}\)

Выполним соответствующие математические преобразования для получения справедливого соотношения, позволяющего достаточно просто вычислить искомую длину рычага:

\(d_{2}=\frac{M_{1}}{F_{2}}=\frac{20}{5} = 4\)

Ответ: 4 м.

Задача 2

Спортсмен поднимает груз, используя некий мобильный блок, весом 1000 Н. Необходимо вычислить величину силы, прикладываемую при реализации данного процесса, а также определить работу в случае подъема тяжести на высоту в один метр.

Решение:

\(F = \frac{P}{2} = \frac{1000}{2} = 500 (H)\)

\(A = m\cdot g\cdot h = 1000 \cdot 1 = 1000 (Дж)\)

Слайд 2Уравновешивающей называется сила F, равная по модулю равнодействующей и направленная по

линии ее действия в противоположную сторону.Системой уравновешивающихся сил называется такая система, которая при приложении к твердому телу, находящемуся в покое, не выводит его из этого состояния.Внешними называются силы, действующие на твердое тело или систему тел со стороны других тел. Внутренними называются силы взаимодействия между частицами твердого тела или между телами данной системы.Свободным называется тело, если оно может перемещаться в пространстве в любом направлении. Несвободным называется тело, свобода которого ограничена связями.Связями называются тела, ограничивающие свободу перемещения данного тела.Реакцией связи называется сила, с которой связь действует на тело, препятствуя его перемещению в том или ином направлении.

Статика. Основные понятия и определения.

СТАТИКА И ГИДРОСТАТИКА Теория и формулы (кратко)

Статика — раздел механики, изучаю­щий условия равновесия тел.

Условия рав­новесия  тела:

а) Поступательно движущееся тело на­ходится в состоянии равновесия (покоится или движется прямолинейно и равномерно),    если 

б) Вращающееся    тело,   имеющее   непо­движную ось вращения, находится в покое или равномерно вращается, если         М₁ + М₂ + М₃ + … + M_N = 0,  где М — момент силы —  произведение силы на её плечо.

Виды равновесия.

1. Виды равновесия тела с закрепленной осью вращения

а) если ось проходит через центр масс, то тело находится в безразличном равновесии при любом положении тела (а);

б) ось выше точки центра тяжести — ус­тойчивое равновесие (б);

в) ось ниже точки центра тяжести — неус­тойчивое равновесие( в).

1. Виды равновесия тела, имеющего точ­ку опоры:

а) если равнодействующая всех сил направлена к положению равновесия, то тело нахо­дится в устойчивом положении (рис. а);

б)    если равнодействующая всех сил направлена от положения равновесия, то тело находится в неустойчивом  равновесии (рис. б);

в)    если Σ  = 0, — равновесие безразличное (рис. в).

1. Виды равновесия тела, имеющего пло­щадь опоры.

Если вертикаль, проведенная через центр тяжести тела, пересекает площадь его опоры, то равновесие тела устойчивое. Если не пересекает, то тело падает, — равновесие не­устойчивое.

Простые механизмы и блоки

Простые механизмы — приспособления, которые служат для преобразования силы. К ним относятся:  рычаг (блок, ворот) и наклонная плоскость (клин, винт). Они применяются для получения выигрыша в силе.

F₂/F₁ – выигрыш в силе.      F₁l₁=F₂l₂ — условие равновесия рычага для двух сил.

Золотое правило механики: все простые механизмы, не дают выигрыша в работе — во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз мы проигрываем в расстоянии.

Что нам даёт статичный сайт (и в чём мешает)

Сайт работает молниеносно — отдавать заранее заготовленные документы очень легко, с этим справится даже маломощный компьютер типа Arduino. А мощные веб-сервера — и подавно: странички будут прилетать мгновенно. 

Сайт очень трудно взломать: единственный способ навредить сайту — это получить прямой доступ в файловую систему сервера и вручную напакостить в каждом файле (или стереть их). Это не невозможно, но в современных реалиях довольно трудно. 

Сайт элементарно переносить: если сломался один сервер, просто копируете файлы из резервной копии на новый сервер, и сайт работает как раньше. Никакой дополнительной настройки, кроме перенаправления адреса для запросов. Никаких баз данных, версий движка и глобальных переменных.

Дёшево хостить: услуга хостинга файлов — самая дешёвая из всех, потому что хранение и раздача файлов расходуют мало ресурсов. 

Сайт неудобно обновлять: чтобы обновить информацию на какой-то странице, нужно отредактировать нужный файл и загрузить его на сервер. Если нужно внести изменения в 30 страниц, эту операцию придётся повторить 30 раз. Например, если вы хотите добавить новый пункт меню. 

Сайт не подстраивается под пользователя: статичный сайт может только выдавать вам заранее заготовленную информацию. Если нужно сформировать корзину покупок или поискать что-то конкретно под ваш запрос, статики недостаточно. Исключение — скрипты, которые можно выполнить прямо в браузере.

Статичные сайты идеальны для сайтов-визиток или сайтов-книг, где один раз написал информацию и она там долго лежит.

Набор аксиом

Аксиомы статики – это набор важных постулатов, которые являются общепринятыми и определяют положение определенных установок.

Силовая система, которую прикладывают к определенной точке материи, может относиться к уравновешенному или эквивалентному нулю, если действие данной системы не может вывести тело из состояния покоя или придает ему инерционную форму. Чтобы приложить к объекту силы, но не нарушить его механический покой, необходимо пользоваться уравновешенной силовой системой.

Утверждения о наличии действия и противодействия гласят, что при любом воздействии одним телом на другое последнее будет оказывать противодействие в равносильном виде. Оно будет обладать аналогичной величиной, но «двигаться» в противоположном направлении.

Говоря о 2 силах, можно утверждать, что их приложение к общему телу будет уравновешенным только в случае, если их показатели воздействия обладают равной величиной и действуют, направляясь в противоположные направления, но находятся на одной прямой.

Понятие равнодействующей утверждает, что такими можно назвать силы, которые прикладываются к общей точке и обладают равной диагональю параллелограмма, построенного на силах, используемых в качестве сторон.

Постановка аксиомы затвердения гласит, что тела, подверженные деформации, но обладающие равновесием, будут им же располагать и после окончания процесса затвердения.

Еще одним основным понятием статики, принявшим форму закона, является аксиома о связях. Она утверждает, что состояние механического типа системы не будет изменяться, если освобождать ее от набора связей, но прикладывать туда же равнодействующие силы, аналогичные величине силы реакции связи.

Общее количество потенциала сил внутреннего типа соответствует нулю.

Крутящий момент или момент силы

Мы говорили ранее, что возможно, что силы, хотя они и не вызывают поступательного движения к телу, могут, в зависимости от способа их приложения, заставить его вращаться.

Ну, физическая величина, которая определяет, вращается тело или нет, называется крутящий момент или момент силы, обозначается какМ.

Крутящий момент или момент силы F зависит от интенсивности этого, вектор ркоторый идет от точки приложения к оси вращения и, наконец, к углу приложения. Все это осуществляется посредством перекрестного произведения или векторного произведения между р Y F:

M = р Икс F (Единицы СИ: Н.м)

Объект может вращаться вокруг разных осей, поэтому момент всегда рассчитывается относительно определенной оси. А чтобы тело оставалось статичным, необходимо, чтобы все моменты были равны нулю.

Жидкости

Гидростатика , также известная как статика жидкости , — это исследование жидкости в состоянии покоя (т.е. в статическом равновесии). Характеристика любой покоящейся жидкости состоит в том, что сила, действующая на любую частицу жидкости, одинакова во всех точках на одной и той же глубине (или высоте) внутри жидкости. Если результирующая сила больше нуля, жидкость будет двигаться в направлении результирующей силы. Эта концепция была впервые сформулирована в несколько расширенной форме французским математиком и философом Блезом Паскалем в 1647 году и стала известна как закон Паскаля . Он имеет много важных применений в гидравлике . Архимед , Абу Райхан аль-Бируни ,Аль-Хазини и Галилео Галилей также были крупными фигурами в развитии гидростатики.

Что изучает теоретическая механика?

Движение и взаимодействие физических тел подчиняются строгим законам, по которым существует наша Вселенная. Описанию и обоснованию этих законов посвящена механика – раздел физики, позволяющий рассчитывать и предсказывать движение физических тел, исходя из их основных параметров и действующих на эти тела сил. В механике рассматриваются идеальные объекты:

• материальная точка – объект, основной характеристикой которого является масса, но размеры не учитываются;
• абсолютно твёрдое тело – заполненный веществом определённый объём, форма которого не изменяется ни при каких воздействиях, а между любыми двумя точками внутри этого объёма всегда сохраняется одно и то же расстояние;
• сплошная деформируемая среда – состояние вещества в конечном объёме либо в неограниченном пространстве, в котором расстояния между произвольно взятыми точками могут изменяться в результате внешних воздействий.

Механика рассматривает законы движения, когда с течением времени изменяется либо положение одного тела относительно другого, либо взаимное расположение частей одного тела. Время, масса и расстояние для механики являются базовыми величинами.

Момент силы

Помимо тенденции перемещать тело в направлении его приложения, сила также может стремиться вращать тело вокруг оси. Ось может быть любой линией, которая не пересекает и не параллельна линии действия силы. Эта тенденция к вращению известна как момент ( M ) силы. Момент также называют крутящим моментом .

Момент о точке

Схема плеча силы F.

Величина момента силы в точке O равна перпендикулярному расстоянию от точки O до линии действия F , умноженному на величину силы: M = F · d , где

F = приложенная сила

d = перпендикулярное расстояние от оси до линии действия силы. Это перпендикулярное расстояние называется плечом момента.

Направление момента задается правилом правой руки, где против часовой стрелки (CCW) выходит за пределы страницы, а по часовой (CW) — внутрь страницы. Направление момента может быть учтено, используя установленное соглашение о знаках, например, знак плюса (+) для моментов против часовой стрелки и знак минус (-) для моментов по часовой стрелке или наоборот. Моменты можно складывать как векторы.

В векторном формате момент может быть определен как перекрестное произведение между радиус-вектором r (вектор от точки O к линии действия) и вектором силы F

MO=r×F{\ displaystyle {\ textbf {M}} _ {O} = {\ textbf {r}} \ times {\ textbf {F}}}

r=(x00…xjx01…x1j………xi…xij){\ displaystyle r = \ left ({\ begin {array} {cc} x_ {00} & … & x_ {0j} \\ x_ {01} & … & x_ {1j} \\ … &. .. & … \\ x_ {i0} & … & x_ {ij} \\\ end {array}} \ right)}

F=(f00…fjf01…f1j………fi…fij){\ displaystyle F = \ left ({\ begin {array} {cc} f_ {00} & … & f_ {0j} \\ f_ {01} & … & f_ {1j} \\ … &. .. & … \\ f_ {i0} & … & f_ {ij} \\\ end {array}} \ right)}

Теорема Вариньона

Теорема Вариньона утверждает, что момент силы относительно любой точки равен сумме моментов составляющих силы относительно одной и той же точки.