Весь світ складається з руху будь-яких тіл, в тому числі і людей. Воно підкоряється різним законам фізики, що вивчає його закономірності. Наука, що вивчає рухи тіла, що називається механікою. У свою чергу, вона поділяється на розділи, одним з яких є статика. Здебільшого вона спрямована на виявлення закономірності рівноважного стану тел.
Що таке статика
Варто розглянути це поняття докладніше. Статика – розділ механіки, де вивчається рівноважний стан тіл, тобто вибирається така система відліку, щодо якої досліджуваний об’єкт не здійснює рух незалежно від агрегатного стану: твердого, рідкого, газоподібного.
Одна з головних її завдань – вміння замінювати відкинуті зв’язку силами реакції, які за модулем і напрямом залежать від:
- доданих активних сил;
- види зв’язку;
- характеристик руху.
Види рівноваги
Існують наступні типи станів, при якому тіло не здійснює рухи:
- Сталий: якщо тіло відхиляється від положення рівноваги, то виникає сила, яка повертає його в початковий стан спокою.
- Байдуже: тіло перебуває в рівновазі при незначному відхиленні.
- Нестійке: при виході тіла з рівноважного стану виникають сили, які намагаються посилити це відхилення.
Якщо об’єкт не перебуває в спокої, то його потенційна енергія збільшується. Існує невелика теорія статики. У ній говориться, що всі тіла прагнуть до мінімального значення потенційної енергії, утворюючи потенційну яму.
Аксіоми і теорії
Щоб зрозуміти, що таке статика, потрібно як мінімум розібратися в її теоретичної частини.
- Аксіома про рівноважному стані системи двох сил: для підтримання рівноважного стану системи пар сил, що діють на точку, необхідно і достатньо, щоб вони були однакові за величиною і діяли за аналогічною прямої лінії, яка повинна проходити через їх точки додатки у різних напрямах. Аксіома застосовна і для сил, які накладаються на одну точку тіла.
- Аксіома про відкидання або додавання системи сил, приблизно рівною нулю: якщо на тіло діє система сил, то до неї можна додати (або відкинути від неї) таку ж систему, еквівалентну нулю; нова система сил подібна до вихідної.
- Аксіома паралелограма сил: сили, прикладаються до однієї точки твердого тіла (або матеріальної точки), допустимо замінити однією рівнодіючої, такої ж довжини, як величина і напрям діагоналі паралелограма, побудованого на спочатку заданих силах.
- Аксіома про рівність сил дії і протидії: сили взаємодії двох матеріальних точок однакові по модулю, різні за напрямком і діють по одній прямій, що проходить через взаємодіючі точки. Такі сили можуть бути прикладені до різних контактують точках одного або різних тел.
- Аксіома зв’язків: будь-який зв’язок можна опустити і замінити системою сил, однією силою або реакцією зв’язку.
- Аксіома затвердіння: якщо тіло, над яким відбувається деформація, перебуває у рівновазі, то цей стан не порушується від накладання на точки додаткових зв’язків, у тому числі і перетворення вихідного тіла в абсолютно тверде.
Приклади статики
Що вона вивчає? Цей розділ механіки, що вивчає тверді тіла і матеріальні точки, які знаходяться в рівновазі. Також – закони, що дозволяють їм зберігати стан спокою. Тобто прикладами статики можуть служити абсолютно тверді тіла і точки, над якими здійснюються ті або інші дії і прикладаються певні сили.
Пара сил
Що таке статика? Вона не існує без взаємодії сил з тілом. Пара сил – це система двох сил, які однакові по модулю і спрямовані в різні сторони.
Плече (позначається як d) – мінімальна відстань між лініями дії вихідних сил.
Правило знаків: при прагненні пари сил рухати тіло проти годинникової стрілки, знак моменту – позитивний. Прикладені до твердого тіла пару сил можна охарактеризувати наступним чином:
- площиною дії;
- моментом;
- напрямком обертання.
Їх векторний момент – вектор, чисельно рівний добутку сили пар на їх плече і спрямований перпендикулярно дії сил так, щоб можна було бачити прагнення пари рухати тіло у зворотний щодо годинникової стрілки бік.
Фізика – дуже цікава і корисна наука, знання основ якої обов’язково стане в нагоді в житті. В даній статті розглянуто, що таке статика, а також основні теореми і аксіоми, пов’язані з цим поняттям.
