De Statisch Het is de tak van de mechanica die de balans bestudeert van starre lichamen die onderhevig zijn aan de werking van verschillende krachten. Als een lichaam stijf is, veranderen de deeltjes waaruit het bestaat niet hun relatieve positie en daarom is het object niet vervormbaar..
Dergelijke objecten kunnen in evenwicht zijn, of ze nu in rust zijn (statisch evenwicht) of als ze in beweging zijn (dynamisch evenwicht), alleen in het laatste geval moet de beweging uniform rechtlijnig zijn.
Bij constructies zoals gebouwen, bruggen en wegen is de statische balans van groot belang, zodat de constructie in de loop van de tijd stabiel blijft, zoals het bovenste Romeinse aquaduct.
Maar statica beperkt zich niet tot de civiele techniek. Het is ook toepasbaar op de balans van elektrisch geladen deeltjes en objecten die zijn ondergedompeld in continue media, zoals lucht en water..
Artikel index
Statica kende een vroege historische ontwikkeling, voortkomend uit de behoefte om vaste structuren te bouwen naarmate steden werden opgericht. De oude Egyptenaren lieten hun monumenten als bewijs achter; ze kenden eenvoudige machines zoals katrollen, hefbomen en hellende vlakken.
Andere beschavingen van de antieke wereld, waarvan de monumenten tot op de dag van vandaag bewaard zijn gebleven, kenden ook de fundamentele principes, maar het waren de Grieken die hun studie begonnen te systematiseren.
De grote Griekse natuurkundige Archimedes van Syracuse (287-212 v.Chr.) Legde de basis voor het gebruik van de hefboom en de balans van ondergedompelde lichamen - hydrostatica-.
Later hebben andere grote wetenschappers zoals Leonardo en Galileo belangrijke bijdragen geleverd. De laatste stelde vast dat een netto kracht niet nodig was om de beweging van een lichaam in stand te houden (dynamisch evenwicht).
Ook opmerkelijk zijn Simon Stevin (1548-1620), de eerste die de hydrostatische paradox observeerde en het evenwicht van lichamen op het hellende vlak beschreef..
Later gaf Isaac Newton (1642-1727) de formulering van statica de laatste impuls met zijn drie wetten van de mechanica.
De volgende bijdrage die vanwege zijn relevantie moet worden genoemd, is gemaakt door D'Alembert en het concept van traagheidskracht. Hierdoor is het mogelijk om dynamische problemen te bestuderen via het concept van evenwicht..
Van de lange lijst van wetenschappers en ingenieurs die hebben bijgedragen aan statica, moeten we de namen noemen van Euler en Lagrange, die wiskundige technieken hebben ontwikkeld om de toepassingen ervan vorm te geven..
Het woord statisch komt van het Griekse woord om aan te duiden dat stationair is.
Deze belangrijke tak van mechanica vormt de basis van de constructies die we bewonen, en niet alleen dat, aangezien er andere gebieden zijn waarop de principes ervan worden toegepast:
Bestudeer de balans van lichamen in de lucht.
Pas de principes van statica toe op lichamen die zijn ondergedompeld in water of andere vloeistoffen.
Belangrijke tak van elektromagnetisme die elektrische ladingen in statisch evenwicht bestudeert.
Het is de tak die zich toelegt op de studie van magnetische velden die niet in de loop van de tijd variëren..
Statics gaat er in eerste instantie vanuit dat een object gemodelleerd wordt alsof het een deeltje of materiaalpunt is, zonder meetbare grootte, maar ja, met massa..
Wanneer het lichaam als een deeltje wordt behandeld, zeggen we dat het in statisch evenwicht is wanneer de resulterende kracht erop nul is.
Een meer realistisch model gaat ervan uit dat de objecten verlengde lichamen zijn, samengesteld uit een veelvoud aan deeltjes, wat betekent dat de krachten op verschillende punten kunnen worden uitgeoefend.
Dit is erg belangrijk, aangezien deze effecten kunnen zijn:
-Dynamisch, gerelateerd aan beweging of gebrek daaraan,
-Vervormers, door de vormveranderingen die lichamen ondergaan die onderhevig zijn aan krachten.
Statica gaat ervan uit dat objecten stijf en niet-vervormbaar zijn en bestudeert daarom niet de vervormingseffecten, maar de dynamische..
Omdat de afmetingen van het te bestuderen object meetbaar zijn, kunnen de krachten op verschillende plaatsen worden uitgeoefend en is het mogelijk dat ze, hoewel ze het niet overbrengen, het kunnen laten roteren. In dit geval zou het object niet langer in statisch evenwicht zijn.
De toepassingen van statica zijn overal, daarom is het de tak van mechanica die de meeste toepassingen heeft, hoewel we het ons vaak niet realiseren:
De principes van statica kunnen worden toegepast op meubels, kasten, apparaten, lampen, boeken en op elk object dat zich in het interieur van een huis bevindt. We zorgen er continu voor dat dingen niet vallen, kantelen of per ongeluk van plaats veranderen.
Op dezelfde manier zorgen de bouwers van de gebouwen die we bewonen ervoor dat ze niet instorten of bewegingen meemaken die het leven van de bewoners in gevaar brengen..
Deze principes worden ook toegepast bij de aanleg van wegen en bruggen..
Statica wordt ook toegepast bij het ontwerp en de constructie van onderdelen voor machines.
Sommige onderdelen zijn duidelijk mobiel, andere niet. Daarom zorgen ingenieurs ervoor dat de gebouwde machines op geen enkele manier instorten, exploderen of afbrokkelen..
De basis van statica is de studie van de krachten en de acties die ze uitoefenen door middel van de drie wetten van de mechanica van Newton:
Een lichaam blijft in rust, of in een uniforme rechtlijnige beweging, tenzij een ongebalanceerde kracht ervoor zorgt dat het zijn bewegingstoestand verandert..
De som van de krachten die op een lichaam inwerken, de resulterende kracht genoemd F.R, is gelijk aan het product van de massa m (een scalair) maal versnelling naar (een vector).
Voor de statica heeft de tweede wet van Newton de vorm:
F.R 0
Omdat rust of uniforme rechtlijnige beweging resulteert in een nulversnelling.
Als lichaam 1 een kracht uitoefent op lichaam 2, wordt genoemd F.12, lichaam 2 oefent op zijn beurt een kracht uit op lichaam 1, aangeduid als F.eenentwintig, op zo'n manier dat F.12 Y F.eenentwintig dezelfde intensiteit en tegengestelde richting hebben:
F.12 - F.eenentwintig
We zeiden eerder dat het mogelijk is dat krachten, hoewel ze geen translatiebeweging naar het lichaam veroorzaken, het lichaam, afhankelijk van de manier waarop ze worden toegepast, kunnen laten roteren..
Welnu, de fysieke omvang die bepaalt of een lichaam al dan niet roteert, wordt genoemd koppel of moment van een kracht, aangeduid als M..
Het koppel of moment van een kracht F. hangt af van de intensiteit hiervan, de vector r dat gaat van het punt van aanbrenging van hetzelfde naar de rotatie-as, en tenslotte, de hoek van toepassing. Dit alles via het tussenproduct of vectorproduct tussen r Y F.
M. r X F. (SI-eenheden: N.m)
Een object kan om verschillende assen draaien, daarom wordt het moment altijd om een bepaalde as berekend. En om het lichaam statisch te houden, is het noodzakelijk dat alle momenten nul zijn.
Ze zijn de noodzakelijke voorwaarden voor een stijve vaste stof om in statisch evenwicht te verkeren, daarom staan ze bekend als de evenwichtsomstandigheden
De som van de krachten die op het lichaam inwerken, moet teniet worden gedaan. In wiskundige vorm:
F.ik 0
Wat betreft de krachten die op een lichaam inwerken, deze zijn onderverdeeld in intern en extern.
Interne krachten zijn verantwoordelijk voor het cohesief houden van het lichaam. Een auto bestaat bijvoorbeeld uit vele onderdelen die, wanneer ze goed worden gearticuleerd, de machine als een geheel laten bewegen, dankzij de interne krachten tussen de verbindingen van de onderdelen..
Van hun kant zijn externe krachten die welke door andere lichamen worden uitgeoefend op het object dat wordt bestudeerd.
In het voorbeeld van de auto kunnen de krachten het gewicht zijn, uitgeoefend door de aarde, de ondersteuning van het oppervlak, uitgeoefend op de wielen en de wrijving tussen de banden en het wegdek..
Daarnaast beschouwt Statics een aantal ondersteuningen, reacties en banden, afhankelijk van de beschouwde elementen en de bewegingsmogelijkheden die er zijn..
Ook de sommatie van de momenten rond een willekeurige as moet worden geannuleerd, wat we als volgt uitdrukken:
M.ik 0
Wanneer evenwichtscondities worden toegepast op een lichaam in het vlak, moeten de krachten worden ontleed in de twee Cartesiaanse componenten x en y. Daarbij worden twee vergelijkingen verkregen, één voor elk onderdeel.
De tweede evenwichtstoestand stelt ons in staat om door de momenten heen een derde vergelijking toe te voegen.
Aan de andere kant stijgt het aantal vergelijkingen voor driedimensionale objecten tot 6.
Opgemerkt moet worden dat naleving van de evenwichtsvoorwaarden noodzakelijk is om het statische evenwicht van een lichaam te verzekeren..
Maar het is niet genoeg, aangezien er gevallen zijn waarin aan deze voorwaarden is voldaan, maar we kunnen er niet voor zorgen dat het object in evenwicht is. Dit is wat er gebeurt als er relatieve beweging is tussen de delen van het object, dat wil zeggen, de vaste stof is gedeeltelijk gebonden.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.