Fisik

Prinsip transmisibilitas kekuatan

Prinsip transmisibilitas kekuatan

Kami menjelaskan apa prinsip transmisibilitas, dengan contoh dan latihan diselesaikan

Apa prinsip transmisibilitas?

Dia Prinsip transmisibilitas Ini berlaku untuk benda padat dan menegaskan bahwa gaya yang diterapkan pada beberapa titik tubuh setara dengan gaya lain dengan besarnya dan arah yang sama, selama gaya tersebut diterapkan pada garis yang sama yang berisi gaya asli.

Oleh karena itu, gaya apa pun dengan besarnya dan arah yang sama akan menyebabkan efek yang sama dari gerakan translasi dan rotasi pada objek, asalkan titik aplikasinya terletak pada garis yang sama, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Dalam badan yang kaku, efek dari suatu gaya tidak dimodifikasi ketika titik penerapannya bergerak di sepanjang garis aksinya. Sumber: f. Zapata.

Kekuatan yang ditunjukkan F Dan F'Dikatakan bahwa mereka kekuatan yang setara dan garis lurus tiba -tiba yang berisi mereka disebut Garis aksi paksa.

Prinsip transmisibilitas sangat berguna, karena memungkinkan untuk kenyamanan kekuatan yang bertindak berdasarkan objek, untuk memfasilitasi analisis.

Penjelasan Prinsip transmisibilitas

Prinsip transmisibilitas didasarkan pada fakta bahwa dua kekuatan F1 Dan F2 Mereka setara, dengan syarat bahwa mereka memiliki besarnya dan arah yang sama.

Selain itu, mereka harus menghasilkan momen yang sama sehubungan dengan titik mana pun atau, yang dijamin dengan memiliki garis tindakan yang sama dan karena momen tersebut adalah produk kekuatan dengan jarak atau ke jalur tersebut.

Perhatikan bahwa prinsip hanya berlaku pada badan yang kaku, yaitu objek di mana jarak relatif antara bagian mereka tidak berubah, karena kekuatan internal yang membuatnya tetap dalam kohesi cukup kuat. Oleh karena itu, objek tidak memodifikasi bentuknya, apakah kekuatan eksternal itu bertindak atau tidak.

Di sisi lain, jika objek tidak kaku, memodifikasi titik penerapan gaya akan menghasilkan variasi dalam hal ketegangan atau kompresi yang diterapkan pada tubuh, yang akan menyebabkan perubahan dalam bentuknya.

Tentu saja, asumsikan bahwa tubuh kaku tidak lebih dari idealisasi, karena pada kenyataannya semua objek dapat dideformasi ke tingkat yang lebih besar atau lebih kecil. Namun, dalam banyak kasus ini adalah pendekatan yang sangat baik, jika deformasi cukup kecil untuk dianggap tercela.

Batasan

Prinsip transmisibilitas telah, seperti yang ditunjukkan, batasan mengenai efek internal menembak atau menggeser kekuatan. Pada gambar berikut suatu objek ditampilkan, dengan gaya F Dan F'diterapkan pada titik yang berbeda dari garis aksi yang sama.

Dapat melayani Anda: Prinsip Archimedes: Formula, Demonstrasi, AplikasiPrinsip transmisibilitas hanya berlaku di badan yang kaku, karena memodifikasi titik penerapan gaya dapat menyebabkan efek yang berbeda pada tubuh yang dapat dideformasi. Sumber: f. Zapata.

Perhatikan bahwa pada kedua gambar tubuh (kaku atau tidak), seimbang, karena gaya memiliki besarnya dan arah yang sama dan indera yang berlawanan. Selain itu, kekuatannya, seperti yang telah dikatakan, pada garis aksi yang sama, tetapi pada gambar kiri efek pada tubuh adalah tegangan sementara di sebelah kanan efeknya adalah kompresi.

Oleh karena itu, meskipun tubuh tetap diam, efek internal berbeda dan menjadi paten jika objek tidak sepenuhnya kaku. Dalam kasus kiri, gaya cenderung memperluas tubuh, sedangkan di sebelah kanan mereka cenderung mempersingkatnya.

Contoh dari Prinsip transmisibilitas

Contoh 1

Misalkan Anda memiliki bagasi berat di lantai horizontal. Efek mendorongnya di sisi kiri sama seperti jika datar. Dalam hal ini, pergerakan bagasi di tanah adalah sama.

Efek mendorong atau menarik laci pada permukaan horizontal adalah sama: pindahkan dari kiri ke kanan. Sumber: f. Zapata.

Contoh 2

Anda memiliki papan panjang sebagai rak. Untuk menginstalnya, itu setara.

Dalam kedua kasus, kekuatan yang menyeimbangkan papan akan memiliki besarnya dan arah yang sama, bertindak pada garis aksi yang sama, tetapi sedang diterapkan pada titik yang berbeda.

Prinsip transmisibilitas dan momen

Misalkan ada gaya F yang diterapkan pada titik A, momen yang berasal dari gaya ini di sekitar titik atau ditunjukkan pada gambar adalah:

MSALAH SATU = RKE × F

Geser atau gaya transfer di sepanjang jalur aksinya tidak memodifikasi saat yang diberikan pada titik atau. Sumber: f. Zapata.

Nah, prinsip transmisibilitas memastikan itu F, bertindak di titik mana pun di sepanjang garis aksinya, misalnya poin B, C dan lebih banyak lagi, berasal dari momen yang sama sehubungan dengan titik atau. Oleh karena itu valid untuk menegaskan itu:

MSALAH SATU = RKE × F  = RB × F = RC × F

Latihan terpecahkan

Latihan 1

Bola yang homogen memiliki massa m = 5 kg dan bertumpu pada permukaan horizontal tanpa gesekan.

    • a) Gambar dalam skema gaya yang diberikan oleh permukaan pada bola.
    • b) Bangun diagram tubuh bebas dari bola
    • c) Hitung nilai gaya normal yang diberikan oleh permukaan pada bola.

  • Solusi A dan B

Dalam grafik a) gaya yang diberikan oleh permukaan pada bola ditampilkan, disebut normal N, karena tegak lurus terhadap permukaan. Titik penerapan gaya bertepatan dengan titik dukungan bola pada permukaan (titik berwarna hijau) dan garis aksi adalah vertikal yang melewati pusat geometris bola.

Dapat melayani Anda: magnetosfer bumi: karakteristik, struktur, gas

Dalam grafik b) ada diagram tubuh bebas bola, di mana selain dari yang normal, berat ditampilkan, yang diterapkan di tengah gravitasi, dilambangkan dengan titik kuning.

Berkat prinsip transmisibilitas, gaya normal N Itu dapat ditransfer ke titik ini, tanpa mengubah efeknya pada bola. Efek ini bukan orang lain yang membuat bola didukung di atas meja dalam keseimbangan.

Pada Gambar A) di sebelah kiri, tindakan normal pada titik dukungan bola dengan permukaan. Pada Gambar B), pada diagram tubuh bebas normal ditransfer ke pusat gravitasi, karena vertikal adalah garis aksinya. Efeknya tidak dimodifikasi, karena menyeimbangkan bobot sehingga bola seimbang. Sumber: f. Zapata.

  • Solusi c

Karena bola seimbang, mengambil indera positif ke atas vertikal dan negatif vertikal turun, hukum kedua Newton menghasilkan:

N - p = 0

Artinya, berat dan normal seimbang, oleh karena itu mereka sama besarnya:

N = p = mg = 5kg × 9.8 m/s2 = 49 n, diarahkan secara vertikal ke atas.

Latihan 2

Menunjukkan apakah dalam kasus berikut prinsip transmisibilitas terpenuhi:

  • Kasus pertama

Gaya 20 N yang diterapkan secara horizontal pada tubuh yang kaku digantikan oleh gaya lain 15 N yang diterapkan pada titik lain pada tubuh, meskipun keduanya berlaku dalam arah yang sama.

    • Larutan

Dalam hal ini, prinsip transmisibilitas tidak akan dipenuhi karena, meskipun kedua kekuatan berlaku dalam arah yang sama, gaya kedua tidak memiliki besarnya yang sama dengan yang pertama. Oleh karena itu, salah satu kondisi yang sangat diperlukan dari prinsip transmisibilitas tidak diberikan.

  • Kasus kedua

Gaya 20 N yang diterapkan secara horizontal pada tubuh yang kaku digantikan oleh yang lain 20 N, diterapkan pada titik lain dari tubuh dan secara vertikal.

    • Larutan
Dapat melayani Anda: Planck Constant: Formula, Nilai dan Latihan

Pada kesempatan ini prinsip transmisibilitas tidak terpenuhi sejak itu, meskipun kedua kekuatan tersebut memiliki modul yang sama, mereka tidak berlaku dalam arah yang sama. Sekali lagi, salah satu kondisi yang sangat diperlukan dari prinsip transmisibilitas tidak diberikan. Dapat dikatakan bahwa kedua kekuatan itu setara.

  • Kasus ketiga

Kekuatan 10 N diubah secara horizontal pada tubuh yang kaku juga juga diterapkan pada titik lain dari tubuh, tetapi pada arah dan makna yang sama.

    • Larutan

Dalam hal ini, prinsip transmisibilitas dipenuhi, karena kedua kekuatan tersebut memiliki besarnya yang sama dan diterapkan dalam arah dan makna yang sama. Semua kondisi yang diperlukan dari prinsip transmisibilitas terpenuhi. Dapat dikatakan bahwa kedua kekuatan itu setara.

  • Kasus keempat

Kekuatan meluncur ke arah garis aksi Anda.

    • Larutan

Dalam hal ini, prinsip transmisibilitas dipenuhi karena, menjadi gaya yang sama, besarnya gaya yang diterapkan tidak bervariasi dan masuk ke garis aksi. Sekali lagi semua kondisi yang diperlukan dari prinsip transmisibilitas terpenuhi.

Latihan 3

Pada tubuh yang kaku dua kekuatan eksternal berlaku. Kedua kekuatan berlaku dalam arah yang sama dan dalam arah yang sama. Jika modul pertama adalah 15 N dan dari yang kedua dari 25 N, kondisi apa yang harus menjadi kekuatan eksternal ketiga yang menggantikan hasil dari dua sebelumnya untuk memenuhi prinsip transmisibilitas?

  • Larutan

Di satu sisi, nilai gaya yang dihasilkan harus 40 N, yang merupakan hasil dari menambahkan modul dari kedua kekuatan tersebut.

Di sisi lain, kekuatan yang dihasilkan harus bertindak di mana saja di garis lurus yang bergabung dengan dua titik penerapan kedua kekuatan.

Referensi

  1. Bedford, 2000. KE. Mekanika untuk Teknik: Statis. Addison Wesley. 
  2. Bir, f. 2010. Mekanika Vektor untuk Insinyur. Bukit McGraw. Ke -5. Edisi.
  3. Giancoli, d.  2006. Fisika: Prinsip dengan aplikasi. 6. Ed Prentice Hall.
  4. Hibbeler, R. 2004. Mekanika Teknik: Statika. Prentice Hall.
  5. Meriam, J.L. 2012. Mekanika Teknik: Statika. Edisi ke -7. Wiley & Sons.