Dalam proses mengkaji statik, yang merupakan salah satu bahagian konstituen mekanik, peranan utama diberikan kepada aksiom dan konsep asas. Terdapat hanya lima aksiom asas. Sebahagian daripadanya dikenali daripada pelajaran fizik sekolah, kerana ia adalah undang-undang Newton.
Definisi mekanik
Pertama sekali, perlu dinyatakan bahawa statik ialah subset mekanik. Yang terakhir harus diterangkan dengan lebih terperinci, kerana ia berkaitan secara langsung dengan statik. Pada masa yang sama, mekanik ialah istilah yang lebih umum yang menggabungkan dinamik, kinematik dan statik. Semua mata pelajaran ini dipelajari dalam kursus fizik sekolah dan diketahui oleh semua orang. Malah aksiom yang termasuk dalam kajian statik adalah berdasarkan undang-undang Newton yang diketahui sejak zaman persekolahan. Walau bagaimanapun, terdapat tiga daripadanya, manakala aksiom asas statik ialah lima. Kebanyakan daripada mereka berkenaan peraturan untuk mengekalkan keseimbangan dan pergerakan seragam rectilinear bagi badan atau titik material tertentu.
Mekanik ialah sains cara paling mudah untuk bergerakperkara - mekanikal. Pergerakan yang paling mudah dianggap sebagai tindakan yang dikurangkan kepada pergerakan dalam ruang dan masa objek fizikal dari satu kedudukan ke kedudukan yang lain.
Apakah yang dikaji oleh mekanik
Dalam mekanik teori, undang-undang umum pergerakan dikaji tanpa mengambil kira sifat individu badan, kecuali sifat lanjutan dan graviti (ini membayangkan sifat zarah jirim untuk saling tertarik atau mempunyai berat tertentu).
Takrifan asas termasuk daya mekanikal. Istilah ini merujuk kepada pergerakan, dihantar secara mekanikal dari satu badan ke badan kedua semasa interaksi. Menurut banyak pemerhatian, telah ditentukan bahawa daya dianggap sebagai kuantiti vektor, yang dicirikan oleh arah dan titik penggunaan.
Dari segi kaedah pembinaan, mekanik teori adalah serupa dengan geometri: ia juga berdasarkan takrifan, aksiom dan teorem. Selain itu, sambungan tidak berakhir dengan definisi mudah. Kebanyakan lukisan yang berkaitan dengan mekanik secara umum dan statik khususnya mengandungi peraturan dan undang-undang geometri.
Mekanik teori merangkumi tiga subbahagian: statik, kinematik dan dinamik. Dalam yang pertama, kaedah dikaji untuk mengubah daya yang digunakan pada objek dan badan yang benar-benar tegar, serta syarat-syarat untuk kemunculan keseimbangan. Dalam kinematik, pergerakan mekanikal mudah dipertimbangkan, yang tidak mengambil kira daya bertindak. Dalam dinamik, pergerakan titik, sistem atau jasad tegar dikaji, dengan mengambil kira daya bertindak.
Aksiom statik
Pertama, pertimbangkankonsep asas, aksiom statik, jenis sambungan dan tindak balasnya. Statik ialah keadaan keseimbangan dengan daya yang dikenakan pada jasad yang benar-benar tegar. Tugasnya merangkumi dua perkara utama: 1 - konsep asas dan aksiom statik termasuk penggantian sistem daya tambahan yang digunakan pada badan oleh sistem lain yang setara dengannya. 2 - terbitan peraturan am di mana badan di bawah pengaruh daya yang dikenakan kekal dalam keadaan rehat atau dalam proses gerakan rectilinear translasi seragam.
Objek dalam sistem sedemikian biasanya dipanggil titik material - badan yang dimensinya boleh diabaikan di bawah syarat yang diberikan. Satu set titik atau badan yang saling berhubung dalam beberapa cara dipanggil sistem. Kuasa pengaruh bersama antara badan ini dipanggil dalaman, dan daya yang mempengaruhi sistem ini dipanggil luaran.
Daya paduan dalam sistem tertentu ialah daya yang setara dengan sistem daya yang dikurangkan. Daya yang membentuk sistem ini dipanggil daya konstituen. Daya pengimbangan adalah sama dalam magnitud dengan paduan, tetapi diarahkan ke arah yang bertentangan.
Dalam statik, apabila menyelesaikan masalah menukar sistem daya yang mempengaruhi jasad tegar, atau keseimbangan daya, sifat geometri vektor daya digunakan. Daripada ini definisi statik geometri menjadi jelas. Statik analitik berdasarkan prinsip anjakan yang boleh diterima akan diterangkan dalam dinamik.
Konsep asas dan aksiomstatik
Syarat untuk badan berada dalam keseimbangan diperoleh daripada beberapa undang-undang asas, digunakan tanpa bukti tambahan, tetapi disahkan dalam bentuk eksperimen, dipanggil aksiom statik.
- Aksiom I dipanggil hukum pertama Newton (aksiom inersia). Setiap badan kekal dalam keadaan rehat atau gerakan rectilinear seragam sehingga saat apabila daya luar bertindak ke atas badan ini, mengeluarkannya dari keadaan ini. Keupayaan badan ini dipanggil inersia. Ini adalah salah satu sifat asas jirim.
- Axiom II - Hukum ketiga Newton (aksiom interaksi). Apabila satu jasad bertindak ke atas yang lain dengan daya tertentu, jasad kedua, bersama-sama dengan yang pertama, akan bertindak ke atasnya dengan daya tertentu, yang sama nilai mutlaknya, berlawanan arah.
- Axiom III - syarat untuk keseimbangan dua daya. Untuk mendapatkan keseimbangan jasad bebas, yang berada di bawah pengaruh dua daya, adalah memadai bahawa daya-daya ini adalah sama dalam modulusnya dan berlawanan arah. Ini juga berkaitan dengan titik seterusnya dan termasuk dalam konsep asas dan aksiom statik, keseimbangan sistem daya menurun.
- Aksiom IV. Keseimbangan tidak akan terganggu jika sistem daya yang seimbang dikenakan atau dikeluarkan daripada jasad tegar.
- Aksiom V ialah aksiom segiempat selari bagi daya. Hasil daripada dua daya bersilang dikenakan pada titik persilangan mereka dan diwakili oleh pepenjuru segi empat selari yang dibina di atas daya ini.
Sambungan dan reaksinya
Dalam mekanik teori titik material,Dua definisi boleh diberikan kepada sistem dan badan tegar: bebas dan tidak bebas. Perbezaan antara perkataan ini ialah jika sekatan yang telah ditetapkan tidak dikenakan ke atas pergerakan titik, badan atau sistem, maka objek ini secara definisi akan bebas. Dalam situasi yang bertentangan, objek biasanya dipanggil tidak bebas.
Keadaan fizikal yang membawa kepada sekatan kebebasan objek material yang dinamakan dipanggil ikatan. Dalam statik, mungkin terdapat sambungan mudah yang dilakukan oleh badan tegar atau fleksibel yang berbeza. Daya tindakan ikatan pada titik, sistem atau badan dipanggil tindak balas ikatan.
Jenis sambungan dan tindak balasnya
Dalam kehidupan biasa, sambungan boleh diwakili oleh benang, tali, rantai atau tali. Dalam mekanik, ikatan tanpa berat, fleksibel dan tidak boleh dipanjangkan diambil untuk definisi ini. Tindak balas, masing-masing, boleh diarahkan sepanjang benang, tali. Pada masa yang sama, terdapat sambungan, garis tindakan yang tidak dapat ditentukan dengan segera. Sebagai contoh konsep asas dan aksiom statik, kita boleh memetik engsel silinder tetap.
Ia terdiri daripada bolt silinder tetap, di mana lengan dengan lubang silinder diletakkan, diameternya tidak melebihi saiz bolt. Apabila badan diikat pada sesendal, yang pertama boleh berputar hanya di sepanjang paksi engsel. Dalam engsel yang ideal (dengan syarat geseran permukaan lengan dan bolt diabaikan), halangan muncul untuk anjakan lengan ke arah yang berserenjang dengan permukaan bolt dan lengan. Atas sebab ini, tindak balasEngsel yang ideal mempunyai arah sepanjang normal - jejari bolt. Di bawah pengaruh kuasa bertindak, sesendal dapat menekan bolt pada titik sewenang-wenangnya. Dalam hal ini, arah tindak balas pada engsel silinder tetap tidak boleh ditentukan terlebih dahulu. Daripada tindak balas ini, hanya lokasinya dalam satah berserenjang dengan paksi engsel boleh diketahui.
Semasa penyelesaian masalah, tindak balas engsel akan diwujudkan dengan kaedah analisis dengan mengembangkan vektor. Konsep asas dan aksiom statik termasuk kaedah ini. Nilai unjuran tindak balas dikira daripada persamaan keseimbangan. Perkara yang sama dilakukan dalam situasi lain, termasuk kemustahilan untuk menentukan arah tindak balas ikatan.
Sistem daya menumpu
Bilangan takrifan asas boleh termasuk sistem daya yang menumpu. Apa yang dipanggil sistem daya penumpuan akan dipanggil sistem di mana garis tindakan bersilang pada satu titik. Sistem ini membawa kepada paduan atau berada dalam keadaan keseimbangan. Sistem ini juga diambil kira dalam aksiom yang disebutkan sebelumnya, kerana ia dikaitkan dengan mengekalkan keseimbangan badan, yang disebut dalam beberapa kedudukan sekaligus. Yang terakhir menunjukkan kedua-dua sebab yang diperlukan untuk mewujudkan keseimbangan, dan faktor-faktor yang tidak akan menyebabkan perubahan dalam keadaan ini. Hasil sistem daya menumpu ini adalah sama dengan jumlah vektor daya yang dinamakan.
Keseimbangan sistem
Sistem daya penumpuan juga termasuk dalam konsep asas dan aksiom statik semasa belajar. Untuk mencari sistem dalam keseimbangan, keadaan mekanikalmenjadi nilai sifar daya paduan. Oleh kerana jumlah vektor daya adalah sifar, poligon dianggap tertutup.
Dalam bentuk analisis, keadaan keseimbangan sistem adalah seperti berikut: sistem spatial daya menumpu dalam keseimbangan akan mempunyai jumlah algebra bagi unjuran daya pada setiap paksi koordinat bersamaan dengan sifar. Memandangkan dalam situasi keseimbangan sedemikian, paduannya ialah sifar, maka unjuran pada paksi koordinat juga akan menjadi sifar.
Detik daya
Takrifan ini bermaksud hasil vektor bagi vektor titik aplikasi daya. Vektor momen daya diarahkan berserenjang dengan satah di mana daya dan titik terletak, dalam arah dari mana putaran daripada tindakan daya dilihat berlaku mengikut lawan jam.
Sepasang kuasa
Takrifan ini merujuk kepada sistem yang terdiri daripada sepasang daya selari, sama magnitud, diarahkan ke arah yang bertentangan dan digunakan pada jasad.
Momen sepasang daya boleh dianggap positif jika daya pasangan itu diarahkan lawan jam dalam sistem koordinat kanan, dan negatif - jika ia diarahkan mengikut arah jam dalam sistem koordinat kiri. Apabila menterjemah dari sistem koordinat kanan ke kiri, orientasi daya diterbalikkan. Nilai minimum jarak antara garis tindakan daya dipanggil bahu. Daripada ini, ia mengikuti bahawa momen sepasang daya adalah vektor bebas, modulo sama dengan M=Fh dan mempunyai serenjang dengan satah tindakan.arah yang dari atas vektor daya yang diberikan berorientasikan positif.
Keseimbangan dalam sistem daya sewenang-wenang
Keadaan keseimbangan yang diperlukan untuk sistem daya spatial sewenang-wenang yang digunakan pada jasad tegar ialah lenyapnya vektor dan momen utama berkenaan dengan mana-mana titik dalam ruang.
Daripada ini, ia berikutan bahawa untuk mencapai keseimbangan daya selari yang terletak dalam satah yang sama, adalah diperlukan dan mencukupi bahawa jumlah unjuran daya yang terhasil pada paksi selari dan jumlah algebra semua komponen momen yang disediakan oleh daya relatif kepada titik rawak adalah sama dengan sifar.
Pusat graviti badan
Mengikut undang-undang graviti sejagat, setiap zarah di sekitar permukaan Bumi dipengaruhi oleh daya tarikan yang dipanggil graviti. Dengan dimensi kecil badan dalam semua aplikasi teknikal, seseorang boleh menganggap daya graviti zarah individu badan sebagai sistem daya yang hampir selari. Jika kita menganggap semua daya graviti zarah adalah selari, maka paduannya akan secara berangka sama dengan jumlah berat semua zarah, iaitu berat badan.
Subjek kinematik
Kinematik ialah cabang mekanik teori yang mengkaji gerakan mekanikal titik, sistem titik dan jasad tegar, tanpa mengira daya yang mempengaruhinya. Newton, meneruskan dari kedudukan materialistik, menganggap sifat ruang dan masa sebagai objektif. Newton menggunakan definisi mutlakruang dan masa, tetapi memisahkan mereka daripada bahan bergerak, jadi dia boleh dipanggil ahli metafizik. Materialisme dialektik menganggap ruang dan masa sebagai bentuk objektif kewujudan jirim. Ruang dan masa tanpa jirim tidak boleh wujud. Dalam mekanik teori dikatakan bahawa ruang termasuk jasad bergerak dipanggil ruang Euclidean tiga dimensi.
Berbanding dengan mekanik teori, teori relativiti adalah berdasarkan konsep ruang dan masa yang lain. Kemunculan geometri baru yang dicipta oleh Lobachevsky ini membantu. Tidak seperti Newton, Lobachevsky tidak memisahkan ruang dan masa daripada penglihatan, menganggap yang terakhir adalah perubahan dalam kedudukan sesetengah badan berbanding dengan yang lain. Dalam karyanya sendiri, dia menegaskan bahawa secara semula jadi, hanya pergerakan yang diketahui oleh manusia, tanpa perwakilan deria menjadi mustahil. Oleh itu, semua konsep lain, contohnya, geometri, dicipta secara buatan oleh minda.
Dari sini jelaslah bahawa ruang dianggap sebagai manifestasi hubungan antara jasad yang bergerak. Hampir satu abad sebelum teori relativiti, Lobachevsky menegaskan bahawa geometri Euclidean berkaitan dengan sistem geometri abstrak, manakala dalam dunia fizikal hubungan ruang ditentukan oleh geometri fizikal, yang berbeza daripada Euclidean, di mana sifat masa dan ruang digabungkan. dengan sifat jirim yang bergerak dalam ruang dan masa.
TidakPerlu diingat bahawa saintis terkemuka dari Rusia dalam bidang mekanik secara sedar berpegang pada kedudukan materialistik yang betul dalam tafsiran semua definisi utama mekanik teori, khususnya masa dan ruang. Pada masa yang sama, pendapat tentang ruang dan masa dalam teori relativiti adalah serupa dengan idea tentang ruang dan masa penyokong Marxisme, yang dicipta sebelum kemunculan karya tentang teori relativiti.
Apabila bekerja dengan mekanik teori semasa mengukur ruang, meter diambil sebagai unit utama, dan yang kedua diambil sebagai masa. Masa adalah sama dalam setiap kerangka rujukan dan tidak bergantung pada pertukaran sistem ini dalam hubungan antara satu sama lain. Masa ditunjukkan oleh simbol dan dianggap sebagai pembolehubah berterusan yang digunakan sebagai hujah. Semasa pengukuran masa, takrifan selang masa, momen masa, masa awal digunakan, yang termasuk dalam konsep asas dan aksiom statik.
Mekanik teknikal
Dalam aplikasi praktikal, konsep asas dan aksiom statik dan mekanik teknikal adalah saling berkaitan. Dalam mekanik teknikal, kedua-dua proses mekanikal pergerakan itu sendiri dan kemungkinan penggunaannya untuk tujuan praktikal dikaji. Sebagai contoh, apabila mencipta struktur teknikal dan membina dan mengujinya untuk kekuatan, yang memerlukan pengetahuan ringkas tentang konsep asas dan aksiom statik. Pada masa yang sama, kajian pendek sedemikian hanya sesuai untuk amatur. Dalam institusi pendidikan khusus, topik ini sangat penting, contohnya, dalam kes sistem kuasa, konsep asas danaksiom statik.
Dalam mekanik teknikal, aksiom di atas juga digunakan. Sebagai contoh, aksiom 1, konsep asas dan aksiom statik adalah berkaitan dengan bahagian ini. Manakala aksiom pertama menerangkan prinsip mengekalkan keseimbangan. Dalam mekanik teknikal, peranan penting diberikan bukan sahaja kepada penciptaan peranti, tetapi juga kepada struktur yang stabil, dalam pembinaan yang kestabilan dan kekuatan adalah kriteria utama. Walau bagaimanapun, adalah mustahil untuk mencipta sesuatu seperti ini tanpa mengetahui aksiom asas.
Catatan am
Bentuk pergerakan jasad pepejal yang paling mudah termasuk gerakan translasi dan putaran badan. Dalam kinematik badan tegar, untuk jenis gerakan yang berbeza, ciri kinematik pergerakan titik yang berbeza diambil kira. Pergerakan putaran jasad mengelilingi titik tetap adalah seperti pergerakan di mana garis lurus yang melalui sepasang titik sewenang-wenangnya semasa pergerakan badan kekal dalam keadaan rehat. Garis lurus ini dipanggil paksi putaran badan.
Dalam teks di atas, konsep asas dan aksiom statik telah diberikan secara ringkas. Pada masa yang sama, terdapat sejumlah besar maklumat pihak ketiga yang membolehkan anda memahami statik dengan lebih baik. Jangan lupa data asas, dalam kebanyakan contoh, konsep asas dan aksiom statik termasuk badan yang benar-benar tegar, kerana ini adalah sejenis standard untuk objek yang mungkin tidak boleh dicapai dalam keadaan biasa.
Maka kita harus ingat aksiom. Contohnya, konsep asas dan aksiomstatik, ikatan dan tindak balasnya adalah antaranya. Walaupun fakta bahawa banyak aksiom hanya menerangkan prinsip mengekalkan keseimbangan atau gerakan seragam, ini tidak menafikan kepentingannya. Bermula dari kursus sekolah, aksiom dan peraturan ini dikaji, kerana ia adalah undang-undang Newton yang terkenal. Keperluan untuk menyebutnya berkaitan dengan aplikasi praktikal pengetahuan statik dan mekanik secara umum. Contohnya adalah mekanik teknikal, di mana, sebagai tambahan kepada mencipta mekanisme, ia diperlukan untuk memahami prinsip mereka bentuk bangunan lestari. Terima kasih kepada maklumat ini, pembinaan struktur biasa yang betul adalah mungkin.
