Penjelasan kondisi keseimbangan pertama, contoh, latihan

Itu Kondisi saldo pertama Ini mensyaratkan bahwa vektor sumbit dari semua kekuatan yang bekerja pada tubuh tidak berlaku, sehingga berada saat istirahat (keseimbangan statis) atau dengan gerakan bujursangkar yang seragam (kesetimbangan dinamis).

Jumlah kekuatan ini tidak lain adalah gaya bersih yang bekerja pada tubuh, mengekspresikan mode ini secara matematis:

F_Bersih = 0

∑ F = 0

Gambar 1. Pembangun Antiquity telah menerapkan kondisi keseimbangan pertama, sebagaimana dibuktikan dalam monumen Stonehenge. Sumber: Pixabay.

Di ruang angkasa, kondisi keseimbangan pertama menimbulkan tiga persamaan, satu untuk setiap dimensi:

∑ f_X = 0; ∑ f_Dan = 0 dan ∑ f_z = 0

Ketika persamaan ini terpenuhi, objek tidak bergerak atau jika itu terjadi, itu akan dengan kecepatan konstan.

Mengamati di sekitar kita, kita menyadari bahwa kita terus berusaha untuk memenuhi kondisi keseimbangan pertama sehingga segala sesuatunya tidak jatuh.

Oleh karena itu, ia berupaya untuk mengimbangi daya tarik gravitasi bumi melalui dukungan, tali atau dukungan beberapa orang, sehingga hal -hal tetap ada dan tidak pergi ke tanah.

Di lain waktu yang dibutuhkan adalah mencegah medan elektromagnetik eksternal mengganggu pengoperasian sirkuit listrik dan perangkat komunikasi. Dalam hal ini, muatan listrik yang harus seimbang.

[TOC]

Contoh

Sejumlah besar objek sehari -hari memenuhi kondisi keseimbangan pertama, itu adalah masalah mengamati dengan cermat:

Bangunan

Pembangun mencari stabilitas dalam konstruksi sehingga pengguna tetap aman. Tujuan statis adalah untuk mempelajari kondisi keseimbangan statis di bangunan, jembatan, jalan dan semua jenis struktur.

Higaphor dan peringatan gantung

Perangkat pensinyalan ini harus tetap diperbaiki untuk memenuhi fungsinya, oleh karena itu mereka tunduk pada kabel, tiang dan batang sedemikian rupa sehingga kondisi keseimbangan pertama dipenuhi.

Itu dapat melayani Anda: Hukum Ketiga Termodinamika: Rumus, Persamaan, ContohGambar 2. Lampu lalu lintas dan peringatan gantung tunduk sedemikian rupa sehingga memenuhi kondisi keseimbangan pertama. Sumber: PXFUEL.

Driver keseimbangan elektrostPenthouse

Ketika bahan konduktif seperti tembaga dan logam lainnya memperoleh muatan listrik, keseimbangan elektrostatik ditetapkan segera, meninggalkan surplus beban pada permukaan konduktif. Di dalam medan listrik adalah nol.

Efek ini sering digunakan untuk mengisolasi peralatan listrik dan elektronik dari medan eksternal, dengan menggunakan kandang faraday yang disebut begitu. Kandang terbuat dari bahan konduktif dan mengelilingi peralatan yang akan dilindungi.

Selama badai mobil berfungsi sebagai kandang faraday dengan melindungi penghuni dari kejutan listrik.

Lampu langit -langit

Dalam sistem pencahayaan, seperti lampu gantung, kondisi keseimbangan pertama digunakan untuk memperbaikinya ke atap, ke lantai atau dinding.

Gambar 3. Lampu atap yang rumit disebut "laba -laba" memenuhi kondisi keseimbangan pertama. Sumber: Pixabay.

Buku dan benda di atas meja

Objek yang ditempatkan di atas meja dan rak memenuhi kondisi keseimbangan pertama. Kekuatan normal yang diberikan dukungan pada objek bertanggung jawab untuk mengkompensasi berat badan.

Ukuran viskositas cairan

Untuk menentukan viskositas cairan, objek bulat, dengan diameter yang diketahui, yang akan melihat kecepatannya karena resistansi dijatuhkan di dalam. Kecepatan bola konstan, berada dalam keseimbangan dinamis.

Viskositas cairan yang lebih besar, lebih sedikit kecepatan bola bergerak di dalam.

Langkah -langkah untuk menerapkan kondisi keseimbangan pertama

-Buat diagram tubuh bebas, yang menunjukkan semua kekuatan yang bertindak pada tubuh (hilangkan apa yang diberikan tubuh pada orang lain).

Itu dapat melayani Anda: Fisika di Abad Pertengahan

-Pilih sistem koordinat cartesian, memastikan bahwa jika memungkinkan, kekuatan terletak di salah satu sumbu. Alamat positif biasanya diambil dalam arti gerakan atau kemungkinan gerakan.

-Tentukan komponen cartesian dari masing -masing kekuatan.

-Terapkan Hukum Kedua Newton untuk setiap komponen, seperti yang ditetapkan di awal, ada sistem persamaan.

-Selesaikan sistem persamaan yang diangkat pada langkah sebelumnya.

Latihan terpecahkan

- Latihan diselesaikan 1

Blok sosok, massa M, Itu bergerak menuruni bukit pada bidang sudut θ dengan kecepatan konstan. Hitung nilai koefisien gesekan kinetik μ_k, Jika massa blok adalah m = 5 kg dan θ = 37º.

Gambar 4. Blok meluncur dengan kecepatan konstan pada bidang miring. Sumber: f. Zapata.

Larutan

Langkah pertama adalah menggambar diagram tubuh bebas dan memilih sistem koordinat cartesian untuk mengekspresikan setiap vektor gaya. Kekuatan yang bekerja di blok adalah:

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

-Yang normal N dilakukan oleh bidang miring, itu tegak lurus terhadap permukaan ini.

-Beratnya W Diarahkan secara vertikal ke bawah.

-Gesekan kinetik F_k yang menentang gerakan. Jika tidak ada, tubuh akan bergerak menurun dengan akselerasi yang sama G.Senθ.

Seperti berat badan W Ini cenderung sehubungan dengan sumbu koordinat yang dipilih, harus dipecah menjadi komponen Cartesian:

W_X = mg.Sen 37º = 5 kg x 9,8 m/s² x sin 37º = 29. 5 n
W_Dan = mg.cos 37º = 5 kg x 9,8 m/s² x cos 37º = 39.1 n

Hukum kedua Newton sekarang diterapkan, mencocokkan setiap jumlah hingga 0, karena blok tidak memiliki akselerasi saat bergerak dengan kecepatan konstan:

∑ f_Dan = N - w_Dan = 0
∑ f_X = W_X - F_k = 0

Besarnya gesekan kinetik sebanding dengan besarnya normal, menjadi koefisien gesekan kinetik μ_k Konstanta proporsionalitas.

Itu dapat melayani Anda: tekanan absolut: formula, bagaimana itu dihitung, contoh, latihan

F_k = μ_k N

Pada saat yang sama:

N = w_Dan = 39.1 n

Dan juga:

F_k = W_X

Karena itu:

29. 5 n = μ_k X 39.1 n

μ_k = 29. 5/39.1 = 0.75

- Latihan diselesaikan 2

Hitung besarnya ketegangan yang mendukung lampu lalu lintas massal 33 kg, ditunjukkan pada gambar:

Gambar 6. Lampu lalu lintas menggantung menggunakan kabel. Sumber: Giancoli. Fisika dengan aplikasi.

Larutan

Diagram tubuh bebas dilakukan baik untuk lampu lalu lintas dan untuk simpul yang menahan kabel:

Gambar 7. Diagram Tubuh Gratis Untuk Latihan Diselesaikan 2. Sumber: f. Zapata.

Lampu lalulintas

Tentang itu tindakan: ketegangan t₃ naik dan berat badan. Karena itu:

∑ f_Dan = W - t₃ = 0

Karena itu:

T₃ = 33 kg x 9.8 m/s² = 323.4 n

Simpul

Ketegangan rusak dalam komponen Cartesian mereka:

∑ f_Dan = T₁ Sen 53º + t₂ Sen 37º - t₃ = 0
∑ f_X = T₂ Cos 37º - t₁ Cos 53º = 0

Dan sistem persamaan linier berikut dengan dua tidak diketahui diperoleh₁  dan T₂ :

- 0.6 t₁ + 0.8 t₂ = 0
0.8 t₁ + 0.6 t₂ = 323.4

Solusi dari sistem persamaan ini adalah: t₁ = 258.7 N dan T₂ = 194.0 n

Tema yang menarik

Kondisi keseimbangan.

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. Statis (mekanik). Pulih dari: is.Wikipedia.org.