Konsep Kondisi Keseimbangan, Aplikasi dan Contoh

Itu kondisi keseimbangan Mereka diperlukan agar tubuh tetap diam atau dengan gerakan bujursangkar yang seragam. Dalam kasus pertama dikatakan bahwa objek berada dalam keseimbangan statis, sedangkan pada yang kedua dalam keseimbangan dinamis.

Dengan asumsi bahwa objek seluler adalah partikel, dalam hal ini dimensi tidak diperhitungkan, sudah cukup bahwa jumlah kekuatan yang bekerja di atasnya dibatalkan.

Gambar 1. Batuan Brimham di utara Inggris memenuhi kondisi keseimbangan. Sumber: Publik Domain Public.bersih.

Tetapi sebagian besar objek seluler memiliki dimensi yang cukup besar, oleh karena itu kondisi ini tidak cukup untuk menjamin keseimbangan, yang dalam hal apa pun adalah tidak adanya akselerasi, bukan gerakan.

[TOC]

Kondisi keseimbangan pertama dan kedua

Mari kita lihat: jika jumlah kekuatan batal, memang benar bahwa objek tidak akan bergerak atau bergerak dengan cepat, tetapi masih bisa mulai berubah.

Oleh karena itu, untuk menghindari rotasi, kondisi kedua harus.

Singkatnya, menunjukkan caranya F Gaya net dan τ salah satu M Ke vektor torsi bersih, kami akan memiliki:

Kondisi saldo pertama

∑ F = 0

Yang berarti: ∑ f_X = 0, ∑ f_Dan = 0 dan ∑ f_z = 0

Kondisi keseimbangan kedua

∑ τ = 0 atau ∑ M = 0

Dengan torsi atau momen yang dihitung sehubungan dengan titik mana pun.

Berikut ini kita akan berasumsi bahwa objek seluler adalah badan yang kaku, yang tidak mengalami deformasi apa pun.

Aplikasi

Meskipun gerakan tampaknya menjadi penyebut umum di alam semesta, keseimbangan juga ada dalam banyak aspek alam dan pada objek yang mengelilingi kita.

Dapat melayani Anda: Millikan Eksperimen: Prosedur, Penjelasan, Pentingnya

Keseimbangan isostatik

Pada skala planet, bumi ada keseimbangan isostatik, Semacam keseimbangan gravitasi kerak bumi, yang kepadatannya tidak seragam.

Perbedaan dalam kepadatan blok atau area kerak bumi yang berbeda dikompensasi dengan perbedaan ketinggian yang menjadi ciri orografi planet ini. Ini bekerja dengan cara yang sama seperti halnya bahan yang berbeda merendam lebih atau kurang dalam air sesuai dengan kepadatan dan mencapai keseimbangannya.

Tetapi karena balok kulit tidak mengapung di dalam air tetapi di mantel, yang jauh lebih kental, keseimbangannya tidak disebut hidrostatik tetapi isostatik.

Operasi fusi di nukleus

Di bintang -bintang seperti matahari kita, keseimbangan antara gaya gravitasi yang menekannya dan tekanan hidrostatik yang mengembang. Kami bergantung pada keseimbangan ini sehingga Bumi menerima cahaya dan panas yang diperlukan.

Konstruksi

Pada skala lokal, kami ingin bangunan dan konstruksi tetap stabil, yaitu, kondisi keseimbangan menurut, khususnya keseimbangan statis.

Itulah sebabnya statis muncul, yang merupakan cabang mekanik yang didedikasikan untuk mempelajari keseimbangan tubuh dan segala sesuatu yang diperlukan untuk menjaga mereka seperti ini.

Jenis keseimbangan statis

Dalam praktiknya kami menemukan bahwa keseimbangan statis dapat dari tiga kelas:

Keseimbangan stabil

Itu terjadi ketika objek bergerak dari posisinya dan segera kembali ke sana ketika kekuatan yang memindahkannya. Semakin dekat objek tanah, semakin besar kemungkinannya untuk berada dalam keseimbangan yang stabil.

Dapat melayani Anda: kepadatan yang jelas: formula, unit dan latihan diselesaikan

Bola sayap kanan pada Gambar 2 adalah contoh yang baik, jika kita mengeluarkannya dari posisi keseimbangan di bagian bawah mangkuk, gravitasi akan bertanggung jawab untuk kembali dengan cepat.

Keseimbangan yang acuh tak acuh atau netral

Itu terjadi ketika objek, meskipun dipindahkan, berlanjut dalam keseimbangan. Objek bundar seperti bola, saat ditempatkan di permukaan datar berada dalam keseimbangan yang acuh tak acuh.

Keseimbangan yang tidak stabil

Itu terjadi ketika objek bergerak dari posisi keseimbangannya, ia tidak kembali ke sana. Jika kita menjaga bola dari puncak bukit di sebelah kiri, dapat dipastikan bahwa itu tidak akan kembali dengan cara sendiri.

Gambar 2. Jenis keseimbangan. Sumber: Wikimedia Commons.

Contoh: partikel statis

Misalkan blok massa M Pada bidang miring, yang seharusnya terkonsentrasi di pusat geometrisnya.

Komponen horizontal berat w_X Itu cenderung membuat blok tergelincir, oleh karena itu kekuatan lain yang menentang. Jika kita ingin blok tetap diam, kekuatan ini adalah gesekan statis. Tetapi jika kita membiarkan blok menggeser ke bawah dengan kecepatan konstan, maka kekuatan yang diperlukan adalah gesekan dinamis.

Gambar 3. Satu blok tetap dalam keseimbangan statis pada bidang miring. Sumber: f. Zapata.

Dengan tidak adanya gesekan, blok akan meluncur ke bawah, dan dalam hal ini tidak akan ada keseimbangan.

Agar blok beristirahat, kekuatan yang bertindak di atasnya: berat W, Yang normal N dan gesekan statis F_S, Mereka harus diberi kompensasi. Jadi:

∑ f_Dan = 0 → n - w_Dan = 0

∑ f_X = 0 → w_X - F_S = 0

Gesekan statis menyeimbangkan komponen horizontal dari berat: w_X = f_S dan maka dari itu:

F_S = m . G .dosa θ

Olahraga diselesaikan

Lampu lalu lintas 21.5 kg hang dari batang aluminium AB homogen 12 kg massa dan 7.Panjang 5 m, ditopang oleh tali horizontal CD, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Menemukan:

Dapat melayani Anda: Teorema overlay: penjelasan, aplikasi, latihan terpecahkan

a) Tegangan kabel CD

b) Komponen horizontal dan vertikal dari gaya yang diberikan oleh pivot pada tiang.

Gambar 4.- Lampu lalu lintas menggantung dari bar aluminium dalam keseimbangan statis. Sumber: Giancoli. D. Fisika dengan aplikasi.

Larutan

Diagram gaya yang diterapkan pada batang dibangun, dengan berat W, Ketegangan dalam senar dan komponen horizontal dan vertikal dari reaksi pivot, yang disebut r_X dan r_Dan. Kemudian kondisi keseimbangan berlaku.

Gambar 5. Diagram Tubuh Gratis untuk Bar. Sumber: f. Zapata.

Kondisi pertama

Menjadi masalah di pesawat, kondisi keseimbangan pertama menawarkan dua persamaan:

Σf_X = 0
Σf_Dan = 0

Dari yang pertama:

R_X - T = 0

R_X = T

Dan yang kedua:

R_Dan - 117.6 n - 210.7 n = 0

R_Dan = 328.3 n

Komponen horizontal dari reaksi memiliki besarnya sama dengan tegangan T.

Kondisi kedua

Titik A dari Gambar 5 dipilih sebagai pusat belokan, dengan cara ini lengan reaksi R Itu batal, ingatlah bahwa besarnya momen diberikan oleh:

M = f_┴ D

Dimana f_┴ Ini adalah komponen tegak lurus dari gaya dan D adalah jarak antara sumbu rotasi dan titik penerapan gaya. Kami akan mendapatkan persamaan:

Gambar 6. Momen tentang titik a. Sumber: f. Zapata.

Σm_KE = 0

(210.7 × sen 53º) AB + (117.6 × sen 53º) (AB/2) - (T × Sen 37º) AD = 0

Iklan jarak adalah:

Iklan = (3.8 m / sin 37º) = 6.3 m

(210.7 × sen 53º N) (7.5 m) + (117.6 × sen 53º N) (3.75 m) - (t × sen 37º n) (6.3 m) = 0

Melakukan operasi yang ditunjukkan:

1262.04 + 352.20 - 3.8t = 0

Membersihkan T Mendapat:

T = 424.8 n

Dari kondisi pertama itu harus_X = T, oleh karena itu:

R_X = 424.8 n

Tema yang menarik

Kondisi saldo pertama.

Kondisi keseimbangan kedua.

Referensi

1. Bedford, 2000. KE. Mekanika untuk Teknik: Statis. Addison Wesley.
2. Figueroa, d. (2005). Seri: Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 4. Sistem partikel. Diedit oleh Douglas Figueroa (USB).
3. Giancoli, d.  2006. Fisika: Prinsip dengan aplikasi. 6. Ed Prentice Hall.
4. Sears, Zemansky. 2016. Fisika Universitas dengan Fisika Modern. 14. Ed. Volume 1.
5. Wikipedia. Isostasia. Pulih dari: is.Wikipedia.org.