Masalah keseimbangan dalam fizik dipertimbangkan dalam bahagian statik. Salah satu daya penting yang terdapat dalam mana-mana sistem mekanikal dalam keseimbangan ialah daya tindak balas sokongan. Apakah itu dan bagaimana ia boleh dikira? Soalan ini diperincikan dalam artikel.
Apakah reaksi sokongan?
Setiap daripada kita setiap hari berjalan di atas permukaan bumi atau di atas lantai, membuka pintu, duduk di atas kerusi, bersandar di atas meja, memanjat pendaratan. Dalam semua kes ini, terdapat daya tindak balas sokongan, yang memungkinkan untuk menjalankan tindakan yang disenaraikan. Daya dalam fizik ini dilambangkan dengan huruf N dan dipanggil normal.
Mengikut takrifan, daya normal N ialah daya yang mana sokongan bertindak ke atas badan dalam sentuhan fizikal dengannya. Ia dipanggil normal kerana ia diarahkan sepanjang normal (berserenjang) ke permukaan.
Tindak balas sokongan biasa sentiasa berlaku sebagai tindak balas daya luaran kepada satu ataupermukaan lain. Untuk memahami perkara ini, seseorang harus mengingati undang-undang ketiga Newton, yang menyatakan bahawa untuk setiap tindakan ada tindak balas. Apabila badan menekan pada sokongan, sokongan bertindak pada badan dengan modulus daya yang sama seperti badan di atasnya.
Sebab kemunculan daya biasa N
Sebab ini terletak pada kekuatan keanjalan. Jika dua badan pepejal, tanpa mengira bahan dari mana ia dibuat, disentuh dan sedikit ditekan antara satu sama lain, maka setiap daripada mereka mula berubah bentuk. Bergantung pada magnitud daya bertindak, ubah bentuk berubah. Sebagai contoh, jika berat 1 kg diletakkan di atas papan nipis, iaitu pada dua sokongan, maka ia akan sedikit bengkok. Jika beban ini dinaikkan kepada 10 kg, jumlah ubah bentuk akan meningkat.
Ubah bentuk yang muncul cenderung untuk memulihkan bentuk asal badan, sambil menghasilkan sedikit daya keanjalan. Yang terakhir menjejaskan badan dan dipanggil tindak balas sokongan.
Jika anda melihat pada tahap yang lebih dalam dan lebih besar, anda dapat melihat bahawa daya keanjalan muncul hasil daripada penumpuan cangkang atom dan penolakan seterusnya disebabkan oleh prinsip Pauli.
Bagaimana untuk mengira daya biasa?
Telah dikatakan di atas bahawa modulusnya adalah sama dengan daya terhasil yang diarahkan berserenjang dengan permukaan yang sedang dipertimbangkan. Ini bermakna bahawa untuk menentukan tindak balas sokongan, pertama sekali perlu merumuskan persamaan gerakan, menggunakan hukum kedua Newton, di sepanjang garis lurus yang berserenjang dengan permukaan. daripadapersamaan ini, anda boleh mencari nilai N.
Cara lain untuk menentukan daya N ialah melibatkan keadaan fizikal imbangan momen daya. Kaedah ini mudah digunakan jika sistem mempunyai paksi putaran.
Momen daya ialah nilai yang sama dengan hasil darab daya bertindak dan panjang tuil berbanding dengan paksi putaran. Dalam sistem dalam keseimbangan, jumlah momen daya sentiasa sama dengan sifar. Syarat terakhir digunakan untuk mencari nilai yang tidak diketahui N.
Perhatikan bahawa jika terdapat satu sokongan dalam sistem (satu paksi putaran), daya normal akan sentiasa mencipta momen sifar. Oleh itu, untuk masalah sedemikian, kaedah yang diterangkan di atas hendaklah digunakan menggunakan hukum Newtonian untuk menentukan tindak balas sokongan.
Tiada formula khusus untuk mengira daya N. Ia ditentukan sebagai hasil daripada menyelesaikan persamaan gerakan atau keseimbangan yang sepadan untuk sistem jasad yang dipertimbangkan.
Di bawah kami memberikan contoh penyelesaian masalah, di mana kami menunjukkan cara mengira tindak balas sokongan biasa.
Masalah Satah Cenderung
Bar sedang berehat pada satah condong. Jisim rasuk ialah 2 kg. Satah condong ke ufuk pada sudut 30o. Apakah daya normal N?
Tugas ini tidak sukar. Untuk mendapatkan jawapan kepadanya, sudah cukup untuk mempertimbangkan semua daya yang bertindak di sepanjang garis yang berserenjang dengan satah. Terdapat hanya dua daya sedemikian: N dan unjuran graviti Fgy. Memandangkan mereka bertindak dalam arah yang berbeza, persamaan Newton untuk sistem akan berbentuk:
ma=N - Fgy
Oleh kerana rasuk berada dalam keadaan pegun, pecutan adalah sifar, jadi persamaannya menjadi:
N=Fgy
Unjuran daya graviti pada normal ke satah tidak sukar dicari. Daripada pertimbangan geometri, kami dapati:
N=Fgy=mgcos(α)
Menggantikan data daripada keadaan, kita dapat: N=17 N.
Masalah dengan dua sokongan
Papan nipis diletakkan pada dua penyokong, yang jisimnya tidak ketara. Pada 1/3 sokongan kiri, beban 10 kg diletakkan di atas papan. Ia adalah perlu untuk menentukan tindak balas penyokong.
Memandangkan terdapat dua sokongan dalam masalah, untuk menyelesaikannya, anda boleh menggunakan keadaan keseimbangan melalui momen daya. Untuk melakukan ini, kita mula-mula menganggap bahawa salah satu sokongan ialah paksi putaran. Sebagai contoh, betul. Dalam kes ini, keadaan keseimbangan momen akan berbentuk:
N1L - mg2/3L=0
Di sini L ialah jarak antara penyokong. Daripada kesamaan ini, tindak balas N1sokongan kiri adalah sama dengan:
N1=2/3mg=2/3109, 81=65, 4 N.
Begitu juga, kami mendapati reaksi sokongan yang betul. Persamaan momen untuk kes ini ialah:
mg1/3L - N2L=0.
Dari mana kami dapat:
N2=1/3mg=1/3109, 81=32.7 N.
Perhatikan bahawa jumlah tindak balas yang ditemui bagi penyokong adalah sama dengan graviti beban.
