Cerita statis, studi apa, aplikasi, hukum

Itu Statis Itu adalah cabang mekanika yang mempelajari keseimbangan benda -benda kaku, tunduk pada aksi berbagai kekuatan. Saat tubuh kaku, partikel -partikel yang menebusnya tidak mengubah posisi relatifnya dan oleh karena itu objek tidak dapat dideformasi.

Objek seperti itu dapat ditemukan dalam keseimbangan apakah saat istirahat (keseimbangan statis) seolah -olah mereka bergerak (keseimbangan dinamis), hanya dalam kasus terakhir, gerakan harus seragam bujursangkar seragam.

Gambar 1. Saluran air Romawi di Segovia, Spanyol. Pembangun Romawi Lama secara efisien menerapkan prinsip -prinsip statis. Sumber: Wikimedia Commons.

Dalam hal struktur seperti bangunan, jembatan dan jalan, bunga keseimbangan statis.

Tetapi statis tidak terbatas pada bidang teknik sipil. Ini juga berlaku untuk keseimbangan partikel dengan muatan listrik dan benda -benda yang terendam dalam media berkelanjutan, seperti udara dan air.

[TOC]

Sejarah statis sebagai cabang mekanika

Statis memiliki perkembangan historis awal, yang timbul dari kebutuhan untuk membangun struktur tetap saat kota ditetapkan. Orang Mesir kuno meninggalkan monumen mereka sebagai bukti; Mereka tahu mesin sederhana seperti katrol, tuas dan rencana cenderung.

Peradaban lain dari dunia kuno, yang monumennya bertahan hingga hari ini, juga mengetahui prinsip -prinsip mendasar, tetapi orang -orang Yunani yang mulai mensistematisasikan studi mereka.

Fisikawan Yunani Besar Archimedes of Syracuse (287-212 AC) meninggalkan fondasi penggunaan tuas dan keseimbangan tubuh yang terendam -badan hidrostatik tubuh-.

Selanjutnya, ilmuwan hebat lainnya seperti Leonardo dan Galileo memberikan kontribusi penting. Yang terakhir menetapkan bahwa gaya bersih tidak diharuskan untuk mempertahankan pergerakan tubuh (keseimbangan dinamis).

Galileo Galilei - Sumber: Domenico Tintoretto [domain publik]

Simon Stevin (1548-1620) juga menonjol, yang pertama mengamati paradoks hidrostatik dan menggambarkan keseimbangan tubuh pada bidang miring.

Kemudian Isaac Newton (1642-1727) memberikan perumusan statis dorongan definitif dengan tiga hukum mekanika.

Gambar 2. Di archimedes kiri Syracuse dan ke kanan Isaac Newton, perintis dalam studi statis dan mekanik. Sumber: Wikimedia Commons.

Kontribusi berikutnya untuk disebutkan relevansinya dibuat oleh D'Alembert dan konsep kekuatan inersia. Berkat ini dimungkinkan untuk mempelajari masalah dinamis melalui konsep keseimbangan.

Dapat melayani Anda: Amplitudo Gelombang: Karakteristik, Rumus, dan Latihan

Dari daftar panjang ilmuwan dan insinyur yang berkontribusi pada statis, kita harus menyebutkan nama Euler dan Lagrange, yang mengembangkan teknik matematika untuk membentuk aplikasi mereka.

Studi apa yang statis?

Kata statis Itu berasal dari kata Yunani untuk menunjuk apa yang stasioner.

Cabang mekanika penting ini adalah dasar dari konstruksi yang kami huni, dan tidak hanya itu, karena ada bidang lain di mana prinsip -prinsipnya berlaku:

Statistika udara

Pelajari keseimbangan tubuh di udara.

Hidrostatik

Menerapkan prinsip -prinsip statis pada badan yang terendam air atau cairan lainnya.

Elektrostatika

Cabang penting elektromagnetisme yang mempelajari beban listrik dalam keseimbangan statis.

Magnetostatic

Itu adalah cabang yang didedikasikan untuk studi medan magnet yang tidak bervariasi dalam waktu.

Partikel statis

Pada contoh pertama, statis mengasumsikan bahwa suatu objek dimodelkan seolah -olah itu adalah titik partikel atau material, tanpa ukuran yang dapat diukur, tetapi ya, dengan massa.

Ketika datang ke tubuh sebagai partikel, kita mengatakan bahwa itu berada dalam keseimbangan statis ketika gaya yang dihasilkan di atasnya tidak berlaku.

Statis tubuh yang diperluas

Model yang lebih melekat pada realitas mengasumsikan bahwa objek adalah badan yang diperluas, senyawa banyak partikel, yang berarti bahwa kekuatan dapat diterapkan pada titik yang berbeda.

Ini sangat penting, karena efek ini bisa:

-Dinamis, terkait dengan gerakan atau tidak adanya,

-Deformator, untuk perubahan dengan cara yang ditundukkan oleh tubuh.

Statisnya mengasumsikan bahwa objek itu kaku dan tidak dapat dideformasi, oleh karena itu ia tidak mempelajari efek cacat, tetapi dinamika.

Ketika dimensi objek yang diteliti dapat diukur, kekuatan dapat diterapkan ke tempat yang berbeda dan ada kemungkinan bahwa, bahkan jika mereka tidak mentransfernya, mereka dapat mengubahnya. Dalam hal ini, objek tidak akan dalam keseimbangan statis.

Aplikasi

Aplikasi statis ditemukan di mana -mana, itulah sebabnya cabang mekanik yang memiliki paling banyak kegunaan, meskipun berkali -kali kita tidak menyadarinya:

Di rumah

Prinsip -prinsip statis untuk furnitur, lemari, peralatan, lampu, buku, dan benda peristirahatan di dalam rumah dapat diterapkan. Kami terus memastikan bahwa segala sesuatunya tidak jatuh, tidak berbalik atau mengubah tempat mereka secara tidak sengaja.

Itu dapat melayani Anda: Teori Stasioner Negara: Sejarah, Penjelasan, Berita

Dalam konstruksi sipil

Demikian pula, pembangun bangunan yang kami huni memastikan bahwa mereka tidak runtuh atau mengalami gerakan yang membahayakan kehidupan penduduk.

Prinsip -prinsip ini juga berlaku dalam pembangunan jalan dan jembatan.

Dalam desain mesin

Statis juga berlaku untuk desain dan konstruksi potongan untuk mesin.

Beberapa bagian jelas mobile, tetapi yang lain tidak. Itulah sebabnya para insinyur memastikan dengan baik dari mesin yang dibangun, itu tidak runtuh, mengeksploitasi atau hancur dengan cara tertentu.

Gambar 3.- Gay Enola di National Air & Space Museum di Washington DC. Prinsip -prinsip statis digunakan untuk menggantungnya dari kabel yang tunduk pada atap ruang pameran. Sumber: Wikimedia Commons.

Hukum utama statis

Fondasi statis adalah studi tentang kekuatan dan tindakan yang mereka lakukan melalui tiga hukum Newton of Mechanics:

Hukum Pertama Newton

Tubuh tetap diam, atau dalam gerakan bujursangkar yang seragam, kecuali jika kekuatan yang tidak seimbang membuatnya mengubah pernyataan gerakannya.

Hukum Kedua Newton

Jumlah kekuatan yang bekerja pada tubuh, disebut kekuatan yang dihasilkan F_R, Itu sama dengan produk adonan M (skalar) untuk percepatan ke (Vektor).

Untuk bentuk adopsi hukum kedua Static Newton:

F_R = 0

Karena gerakan bubur lubuk yang lain atau seragam diterjemahkan menjadi akselerasi nol.

Hukum ketiga Newton

Jika tubuh 1 memberikan kekuatan pada tubuh 2, dipanggil F₁₂, Tubuh 2 mengerahkan kekuatan pada tubuh 1, dilambangkan sebagai F_{dua puluh satu}, sedemikian rupa F₁₂ Dan F_{dua puluh satu} Mereka memiliki intensitas yang sama dan arah yang berlawanan:

F₁₂ = - F_{dua puluh satu}

Torsi atau momen kekuatan

Sebelumnya kami mengatakan bahwa ada kemungkinan bahwa kekuatan, meskipun mereka tidak menyebabkan pergerakan terjemahan ke tubuh, dapat, tergantung pada cara mereka menerapkan, membuatnya berputar.

Nah, besarnya fisik yang menentukan apakah tubuh rusak atau tidak disebut Torsi salah satu momen kekuatan, dilambangkan sebagai M.

Torsi atau momen kekuatan F Itu tergantung pada intensitas ini, vektor R yang berubah dari titik aplikasi yang sama ke sumbu rotasi, dan akhirnya, dari sudut aplikasi. Sepanjang produk lintas produk atau vektor antara R Dan F:

Itu dapat melayani Anda: durometer: Untuk apa, bagaimana cara kerja, bagian, jenis

M = R X F  (Unit SI: n.M)

Suatu objek dapat berputar sehubungan dengan sumbu yang berbeda, oleh karena itu momen selalu dihitung sehubungan dengan sumbu tertentu. Dan agar tubuh tetap statis, perlu semua momen menjadi nol.

Kondisi keseimbangan

Mereka adalah kondisi yang diperlukan agar padatan yang kaku berada dalam keseimbangan statis, sehingga mereka dikenal sebagai kondisi keseimbangan:

Kondisi saldo pertama

Jumlah kekuatan yang bertindak pada tubuh harus dibatalkan. Dalam bentuk matematika:

∑ F_yo = 0

Adapun kekuatan yang bertindak pada tubuh, ini dibagi menjadi internal dan eksternal.

Kekuatan internal bertanggung jawab untuk menjaga tubuh tetap kohesif. Misalnya, sebuah mobil terdiri dari banyak bagian, yang mengartikulasikan dengan benar bahwa mesin bergerak secara keseluruhan, berkat kekuatan internal antara serikat pekerja para pihak.

Untuk bagian mereka, kekuatan eksternal adalah mereka yang melatih tubuh lain pada objek yang diteliti.

Dalam contoh mobil, gaya bisa berupa berat, dilakukan oleh bumi, dukungan yang diberikan oleh permukaan, diterapkan pada roda dan gesekan antara ban dan trotoar.

Selain itu, statis mempertimbangkan banyak dukungan, reaksi dan ligatur, tergantung pada elemen yang dipertimbangkan dan kemungkinan gerakan yang ada.

Kondisi keseimbangan kedua

Jumlah momen di sekitar sumbu sewenang -wenang juga harus dibatalkan, yang kami ungkapkan sebagai berikut:

∑ M_yo = 0

Ketika kondisi keseimbangan berlaku untuk tubuh di bidang, kekuatan harus dipecah menjadi dua komponen Cartesian x dan y. Dengan melakukannya, dua persamaan diperoleh, satu untuk setiap komponen.

Kondisi keseimbangan kedua memungkinkan kita, melalui saat -saat, untuk menambahkan persamaan ketiga.

Di sisi lain, untuk objek tiga dimensi, jumlah persamaan naik menjadi 6.

Perlu dicatat bahwa kepatuhan terhadap kondisi keseimbangan diperlukan untuk memastikan keseimbangan statis suatu tubuh.

Tetapi itu tidak cukup, karena ada kasus di mana kondisi ini dipenuhi, tetapi kami tidak dapat memastikan bahwa objek tersebut seimbang. Inilah yang terjadi ketika ada pergerakan relatif antara bagian -bagian objek, yaitu, padatan sebagian terhubung.

Referensi

1. Bedford, ‌2000.KE.‌ ‌Mecanic‌ ‌para‌ ‌ingeniería: ‌ ‌estatic.‌ ‌addison‌ ‌wesley.‌
2. Hibbeler, R. 2006. Mekanika untuk Insinyur: Statis. & ta. Edisi. CECSA.
3. Katz, d. 2017. Fisika untuk Ilmuwan dan Insinyur. Pembelajaran Cengage.
4. Tippens, hlm. 2011. Fisika: Konsep dan Aplikasi. Edisi ke -7. Bukit McGraw
5. Universitas Sevilla. Statis padat kaku. Pulih dari: pribadi.kita.adalah.