በፊዚክስ ውስጥ የሰውነት ሚዛን ለመጠበቅ ሁለት ሁኔታዎች። የተመጣጠነ ችግርን የመፍታት ምሳሌ

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

በእረፍት ላይ ያሉ አካላትን ከመካኒኮች አንፃር የሚያጠና የፊዚክስ ክፍል ስታቲክስ ይባላል። የስታቲስቲክስ ቁልፍ ነጥቦች በስርአቱ ውስጥ ያሉትን አካላት ሚዛናዊ ሁኔታዎችን መረዳት እና እነዚህን ሁኔታዎች ተግባራዊ ችግሮችን ለመፍታት መተግበር መቻል ናቸው።

ተግባር ኃይሎች

የማሽከርከር፣ የትርጉም እንቅስቃሴ ወይም ውስብስብ የአካል እንቅስቃሴ በተጠማዘዙ አቅጣጫዎች ላይ መንስኤው ውጫዊ ዜሮ ያልሆነ ኃይል በእነዚህ አካላት ላይ ነው። በፊዚክስ ውስጥ አንድ ኃይል በሰውነት ላይ የሚሠራ ፣ ፍጥነትን ሊሰጠው የሚችል ፣ ማለትም የእንቅስቃሴውን መጠን የሚቀይር መጠን ነው። ይህ እሴት ከጥንት ጀምሮ ተምሯል፣ነገር ግን የስታስቲክስ እና ተለዋዋጭነት ህጎች በመጨረሻ ወጥነት ባለው አካላዊ ንድፈ ሃሳብ መልክ የያዙት ከአዲስ ዘመን መምጣት ጋር ብቻ ነው። በእንቅስቃሴ መካኒኮች እድገት ውስጥ ትልቅ ሚና የተጫወተው በኢሳክ ኒውተን ሥራ ሲሆን ከዚያ በኋላ የኃይል አሃዱ አሁን ኒውተን ተብሎ ይጠራል።

የአካላትን የፊዚክስ ሚዛን ሁኔታ ስናስብ የተግባር ሀይሎችን በርካታ መለኪያዎች ማወቅ አስፈላጊ ነው። እነዚህ የሚከተሉትን ያካትታሉ፡

የድርጊት አቅጣጫ፤
ፍፁም እሴት፤
የመተግበሪያ ነጥብ፤
በታሰበው ሃይል እና በሌሎች ሀይሎች መካከል ያለው አንግል በስርዓቱ ላይ ተተግብሯል።

ከላይ ያሉት መለኪያዎች ጥምረት የተሰጠው ስርዓት መንቀሳቀስ ወይም ማረፍ ላይ እንደሆነ በማያሻማ ሁኔታ እንዲናገሩ ያስችልዎታል።

የስርዓቱ የመጀመሪያ ሚዛናዊ ሁኔታ

መቼ ነው ግትር አካላት ስርአት በህዋ ላይ በሂደት የማይንቀሳቀስ? የኒውተንን ሁለተኛ ህግ ካስታወስን የዚህ ጥያቄ መልስ ግልጽ ይሆናል። እሱ እንደሚለው፣ ስርዓቱ ከስርአቱ ውጪ ያሉ ኃይሎች ድምር ከዜሮ ጋር እኩል ከሆነ የትርጉም እንቅስቃሴ አያደርግም። ማለትም፡ የመጀመሪያው የጠንካራ እቃዎች ሚዛናዊ ሁኔታ በሂሳብ ይህን ይመስላል፡

∑_i=1F_in=0.

እነሆ በስርዓቱ ውስጥ ያሉ የውጪ ሃይሎች ብዛት። ከላይ ያለው አገላለጽ የኃይላትን የቬክተር ድምር ውጤት ነው የሚወስደው።

አንድ ቀላል ጉዳይ እንመልከት። ተመሳሳይ መጠን ያላቸው ሁለት ኃይሎች በሰውነት ላይ እንደሚሠሩ እናስብ ፣ ግን በተለያዩ አቅጣጫዎች ይመራሉ ። በውጤቱም ፣ ከመካከላቸው አንዱ በዘፈቀደ በተመረጠው ዘንግ በአዎንታዊ አቅጣጫ ፣ እና ሌላኛው - ከአሉታዊው ጋር ለሰውነት ፍጥነት ይሰጣል። የእነሱ ድርጊት ውጤት በእረፍት ላይ ያለ አካል ይሆናል. የእነዚህ ሁለት ኃይሎች የቬክተር ድምር ዜሮ ይሆናል። በፍትሃዊነት ፣ የተገለፀው ምሳሌ በሰውነት ውስጥ የመለጠጥ ጭንቀቶች እንዲታዩ እንደሚያደርግ እናስተውላለን ፣ ግን ይህ እውነታ በአንቀጹ ርዕስ ላይ አይተገበርም ።

የአካላትን የተፃፈ ሚዛናዊ ሁኔታ ለማረጋገጥ ለማመቻቸት በስርዓቱ ውስጥ ያሉትን ሁሉንም ሀይሎች ጂኦሜትሪክ ውክልና መጠቀም ይችላሉ። እያንዳንዱ ተከታይ ኃይል ከቀዳሚው መጨረሻ ጀምሮ እንዲጀምር ቬክተሮቻቸው ከተደረደሩ።ከዚያም የተጻፈው እኩልነት የሚፈጸመው የመጀመሪያው ኃይል መጀመሪያ ከመጨረሻው መጨረሻ ጋር ሲገጣጠም ነው. በጂኦሜትሪ ደረጃ፣ ይህ የሃይል ቬክተሮች የተዘጋ ዑደት ይመስላል።

የኃይል አፍታ

ወደ ግትር አካል የሚቀጥለው ሚዛናዊ ሁኔታ መግለጫ ከመቀጠልዎ በፊት አስፈላጊ የሆነ የስታቲክስ አካላዊ ጽንሰ-ሀሳብ - የግዳጅ ጊዜ። በቀላል አነጋገር የጉልበት ጊዜ scalar እሴት የኃይሉ ሞጁሎች ውጤት እና ራዲየስ ቬክተር ከመዞሪያው ዘንግ እስከ ኃይል አተገባበር ድረስ። በሌላ አነጋገር የስርዓቱን አንዳንድ የማዞሪያ ዘንግ አንጻራዊ በሆነ መልኩ የኃይሉን ጊዜ ማጤን ተገቢ ነው። የግዳጅ ጊዜን የመፃፍ ስካላር ሒሳባዊ ቅርፅ ይህንን ይመስላል፡

M=Fd.

መ የሀይል ክንድ የት ነው።

ከጽሑፍ አገላለጽ ስንመለከተው F ኃይሉ በማንኛውም የመዞሪያው ዘንግ ነጥብ ላይ በማንኛውም ማዕዘን ላይ ቢተገበር የኃይሉ ጊዜ ከዜሮ ጋር እኩል ይሆናል።

M የብዛቱ አካላዊ ትርጉሙ በ F ኃይሉ መዞር መቻል ላይ ነው። ይህ ችሎታ የሚጨምረው በሀይሉ አተገባበር እና በማዞሪያው ዘንግ መካከል ያለው ርቀት ሲጨምር ነው።

ሁለተኛው ሚዛናዊ ሁኔታ ለስርዓቱ

እርስዎ እንደሚገምቱት፣ ሁለተኛው የአካላት ሚዛን ሁኔታ ከኃይል ጊዜ ጋር የተያያዘ ነው። በመጀመሪያ, ተዛማጅ የሂሳብ ቀመር እንሰጣለን, ከዚያም በበለጠ ዝርዝር እንመረምራለን. ስለዚህ, በስርአቱ ውስጥ የማሽከርከር አለመኖር ሁኔታው እንደሚከተለው ተጽፏል:

∑_i=1M_i=0.

ይህም የሁሉም አፍታዎች ድምር ነው።በስርዓቱ ውስጥ ስላለው እያንዳንዱ የማዞሪያ ዘንግ ሃይሎች ዜሮ መሆን አለባቸው።

የኃይል ቅጽበት የቬክተር ብዛት ነው፣ነገር ግን፣የተዘዋዋሪ ሚዛንን ለመወሰን፣የዚህን ቅጽበት ምልክቱን M_i ማወቅ አስፈላጊ ነው። ኃይሉ ወደ ሰዓቱ አቅጣጫ የመዞር አዝማሚያ ካለው ፣ ከዚያ አሉታዊ አፍታ እንደሚፈጥር መታወስ አለበት። በተቃራኒው፣ ወደ ቀስቱ አቅጣጫ መሽከርከር የአዎንታዊ አፍታ መልክ ይመራል M_i።

የስርዓቱን ሚዛናዊነት የመወሰን ዘዴ

ከላይ ለአካላት ሚዛን ሁለት ቅድመ ሁኔታዎች ተሰጥተዋል። በግልጽ እንደሚታየው ሰውነቱ እንዳይንቀሳቀስ እና እረፍት ላይ እንዲሆን ሁለቱም ሁኔታዎች በአንድ ጊዜ መሟላት አለባቸው።

የሚዛናዊነት ችግሮችን በሚፈታበት ጊዜ፣አንድ ሰው የሁለት እኩልታዎችን የተፃፈ ስርዓት ግምት ውስጥ ማስገባት አለበት። የዚህ ስርዓት መፍትሄ በስታቲስቲክስ ውስጥ ላለ ለማንኛውም ችግር መልስ ይሰጣል።

አንዳንድ ጊዜ የመጀመሪያው ሁኔታ፣ የትርጉም እንቅስቃሴ አለመኖሩን የሚያንፀባርቅ፣ ምንም ጠቃሚ መረጃ ላይሰጥ ይችላል፣ ከዚያ የችግሩ መፍትሄ ወደ ቅጽበት ሁኔታ ትንተና ይቀንሳል።

የእስታቲስቲክስ ችግሮችን በአካላት ሚዛን ሁኔታ ላይ ስናሰላስል የሰውነት ስበት ማእከል በውስጡ የሚሽከረከርበት ዘንግ የሚያልፍበት በመሆኑ ትልቅ ሚና ይጫወታል። ከመሬት ስበት መሀል አንጻራዊ የኃይሎች ድምር ከዜሮ ጋር እኩል ከሆነ የስርዓቱ አዙሪት አይታይም።

የችግር አፈታት ምሳሌ

ክብደት በሌለው ሰሌዳ ጫፍ ላይ ሁለት ክብደቶች መቀመጡ ይታወቃል። የቀኝ ክብደት ክብደት ከግራው ክብደት ሁለት እጥፍ ይበልጣል. በቦርዱ ስር ያለውን የድጋፍ ቦታ መወሰን አስፈላጊ ነው, በዚህ ስርዓት ውስጥ ሊኖር ይችላልቀሪ ሂሳብ።

የቦርዱን ርዝመት በ L ፊደል እና ከግራው ጫፍ እስከ ድጋፉ ያለውን ርቀት - በ x ፊደል ይንደፉ። ይህ ስርዓት ምንም አይነት የትርጉም እንቅስቃሴ እንደማያጋጥመው ግልጽ ነው, ስለዚህ ችግሩን ለመፍታት የመጀመሪያው ሁኔታ መተግበር አያስፈልገውም.

የእያንዳንዱ ሸክም ክብደት ከድጋፉ አንፃር የኃይል አፍታ ይፈጥራል፣ እና ሁለቱም አፍታዎች የተለየ ምልክት አላቸው። በመረጥነው ማስታወሻ ውስጥ፣ ሁለተኛው ሚዛናዊ ሁኔታ የሚከተለውን ይመስላል፡-