- Öteleme dengesinin belirlenmesi
- Bir nesneyi döndürmek
- Torkun Tanımı
- Denge koşulları
- Uygulamalar
- Örnekler
- Çözüm
- Referanslar
Translasyonel denge , bir bütün olarak bir amacı, bir sonucu net kuvvet sıfır olarak vererek, bunun üzerine etki eden tüm kuvvetler kaymış olması halinde, olduğu bir durumdur. Matematiksel olarak F 1 + F 2 + F 3 +… demekle eşdeğerdir . = 0, burada F 1 , F 2 , F 3 … ilgili kuvvetlerdir.
Bir cismin dönüşümsel dengede olması, onun ille de hareketsiz olduğu anlamına gelmez. Bu, yukarıda verilen tanımın özel bir durumudur. Nesne hareket halinde olabilir, ancak ivmenin yokluğunda bu düzgün bir doğrusal hareket olacaktır.
Şekil 1. Öteleme dengesi çok sayıda spor için önemlidir. Kaynak: Pixabay.
Yani vücut dinleniyorsa, bu şekilde devam eder. Ve zaten hareket varsa, sabit bir hıza sahip olacaktır. Genel olarak, herhangi bir nesnenin hareketi, öteleme ve döndürmelerden oluşan bir bileşimdir. Çeviriler şekil 2'de gösterildiği gibi olabilir: doğrusal veya eğrisel.
Ancak nesnenin noktalarından biri sabitse, hareket etmesi için tek şansı döndürmektir. Buna bir örnek, merkezi sabitlenmiş bir CD'dir. CD, bu noktadan geçen bir eksen etrafında dönme yeteneğine sahiptir, ancak çeviri yapamaz.
Nesnelerin sabit noktaları olduğunda veya yüzeylerde desteklendiklerinde, bağlantılardan söz ederiz. Bağlantılar, nesnenin yapabileceği hareketleri sınırlayarak etkileşime girer.
Öteleme dengesinin belirlenmesi
Dengedeki bir parçacık için aşağıdakilerin sağlanması geçerlidir:
F R = 0
Veya özet gösteriminde:
Bir cismin öteleme dengesinde olması için, ona etki eden kuvvetlerin bir şekilde telafi edilmesi gerektiği açıktır, böylece bunların sonucu sıfır olur.
Bu şekilde, nesne ivme yaşamaz ve tüm parçacıkları hareketsizdir veya sabit hızla doğrusal dönüşümlere uğrar.
Şimdi nesneler dönebiliyorsa, genellikle döneceklerdir. Bu nedenle çoğu hareket, öteleme ve döndürme kombinasyonlarından oluşur.
Bir nesneyi döndürmek
Dönme dengesi önemli olduğunda, nesnenin dönmemesini sağlamak gerekli olabilir. Bu yüzden ona etki eden torklar veya momentler olup olmadığını incelemelisin.
Tork, dönmelerin bağlı olduğu vektör büyüklüğüdür. Uygulanacak bir kuvvet gerektirir ancak kuvvetin uygulama noktası da önemlidir. Fikri açıklığa kavuşturmak için, bir F kuvvetinin etki ettiği genişletilmiş bir nesneyi düşünün ve bir O ekseni etrafında bir dönüş üretip üretemediğine bakın.
Nesneyi P noktasında F kuvvetiyle iterek, saat yönünün tersine bir dönüşle O noktası etrafında dönmesini sağlamanın mümkün olduğu zaten anlaşılmıştır. Ancak kuvvetin uygulandığı yön de önemlidir. Örneğin ortadaki şekle uygulanan kuvvet, nesneyi kesinlikle hareket ettirebilmesine rağmen dönmesine neden olmaz.
Şekil 2. Büyük bir nesneye kuvvet uygulamanın çeşitli yolları, yalnızca en soldaki şekilde bir döndürme etkisi elde edilir. Kaynak: kendi kendine.
Doğrudan O noktasına kuvvet uygulamak da nesneyi döndürmez. Dolayısıyla, dönme etkisi elde etmek için kuvvetin dönme ekseninden belirli bir mesafede uygulanması ve etki çizgisinin o eksenden geçmemesi gerektiği açıktır.
Torkun Tanımı
Tüm bu gerçekleri bir araya getirmekten sorumlu vektör büyüklüğü olan τ olarak gösterilen bir kuvvetin torku veya momenti şu şekilde tanımlanır:
R vektörü, dönme ekseninden kuvvetin uygulama noktasına yönlendirilir ve r ile F arasındaki açının katılımı önemlidir. Bu nedenle, torkun büyüklüğü şu şekilde ifade edilir:
En etkili tork, r ve F dik olduğunda ortaya çıkar.
Şimdi, dönme olmaması isteniyorsa veya bunların sabit açısal ivmeyle gerçekleşmesi isteniyorsa, nesneye etki eden torkların toplamının, kuvvetler için düşünülenlere benzer şekilde sıfır olması gerekir:
Denge koşulları
Denge; istikrar, uyum ve denge demektir. Bir nesnenin hareketinin bu özelliklere sahip olması için önceki bölümlerde açıklanan koşulların uygulanması gerekir:
1) F 1 + F 2 + F 3 +…. = 0
2) τ 1 + τ 2 + τ 3 +…. = 0
İlk koşul, öteleme dengesini ve ikincisi, dönme dengesini garanti eder. Nesne statik dengede kalacaksa (herhangi bir tür hareketin olmaması) her ikisi de yerine getirilmelidir.
Uygulamalar
Denge koşulları birçok yapıya uygulanabilir, çünkü binalar veya çeşitli nesneler inşa edildiğinde, parçalarının birbirleriyle aynı göreceli pozisyonlarda kalması niyetiyle yapılır. Başka bir deyişle, nesne parçalanmaz.
Bu, örneğin sağlam bir şekilde ayak altında kalan köprüler inşa ederken veya pozisyon değiştirmeyen veya devrilmeye meyilli yaşanabilir yapılar tasarlarken önemlidir.
Düzgün doğrusal hareketin, doğada nadiren meydana gelen aşırı bir hareket basitleştirmesi olduğuna inanılsa da, vakumdaki ışığın hızının ve havadaki sesin de sabit olduğu unutulmamalıdır. ortamı homojen olarak kabul edin.
İnsan yapımı mobil yapıların çoğunda, örneğin yürüyen merdivenlerde ve montaj hatlarında sabit bir hızı korumak önemlidir.
Örnekler
Bu, lambayı dengede tutan gerilimlerin klasik uygulamasıdır. Lambanın 15 kg ağırlığında olduğu bilinmektedir. Onu bu konumda tutmak için gereken gerilmelerin büyüklüklerini bulun.
Şekil 3. Lambanın dengesi, öteleme denge koşulu uygulanarak garanti edilir. Kaynak: kendi kendine.
Çözüm
Çözmek için üç telin buluştuğu düğüme odaklanıyoruz. Düğüm ve lamba için ilgili serbest cisim diyagramları yukarıdaki şekilde gösterilmektedir.
Lambanın ağırlığı W = 5 Kg'dır. 9,8 m / s 2 = 49 N. Lambanın dengede olması için ilk denge koşulunun sağlanması yeterlidir:
T 1 ve T 2 gerilimleri ayrıştırılmalıdır:
Cevabı T 1 = 24.5 N ve T 2 = 42.4 N. olan iki bilinmeyenli iki denklem sistemidir.
Referanslar
- Rex, A. 2011. Temel Fizik. Pearson. 76 - 90.
- Serway, R., Jewett, J. (2008). Bilim ve Mühendislik için Fizik. Cilt 1. 7 ma . Ed. Cengage Learning. 120-124.
- Serway, R., Vulle, C. 2011. Temel Fizik. 9 na Ed. Yaym Öğrenme. 99-112.
- Tippens, P. 2011. Fizik: Kavramlar ve Uygulamalar. 7. Baskı. MacGraw Hill. 71 - 87.
- Walker, J. 2010. Physics. Addison Wesley. 332 -346.