Osnovni pojmovi i aksiomi statike: veze i njihove reakcije

U procesu proučavanja statičke, koja je jedan od konstitutivnih dijelova mehanike, temeljna se uloga daje aksiomima i temeljnim konceptima. Istovremeno, postoji samo pet temeljnih aksioma. Neki od njih poznati su iz školskih lekcija fizike, kao što su Newtonovi zakoni.

Definicija mehanike

Za početak, potrebno je napomenuti da je statička sekcija mehanike. Potonji bi trebao biti detaljnije opisan, budući da se izravno odnosi na statičku. Istodobno, mehanika je općeniti pojam koji kombinira dinamiku, kinematiku i statičku. Svi ti subjekti su proučavani u školi fizike i svima su poznati. Čak i aksiomi koji ulaze u studiju statike temelje se na poznatima iz školskih godina zakonima Newtona. Međutim, bilo je troje, dok su osnovni aksiomi statike bili pet. Većina ih se odnosi na pravila održavanja ravnoteže i pravocrtnog uniformnog gibanja određenog tijela ili materijalne točke.

Mehanika je znanost najjednostavnijeg načina gibanja materije - mehaničke. Najjednostavniji pokreti smatraju se radnjama koje se mogu reducirati pokretu u prostoru i vremenu fizičkog objekta s jednog mjesta u drugo.

Što učiti mehanika

Teorijski mehanici proučavali općih zakona gibanja ne s obzirom na pojedine svojstva tijela osim mjeri i gravitacijskim svojstva (svojstva od koje slijede bitno čestice međusobno privlače ili imaju određenu težinu).

Broj osnovnih definicija uključuje mehaničku snagu. Ovaj izraz je pokret, u mehaničkom obliku koji se prenosi s jednog tijela na drugi tijekom interakcije. Prema brojnim opažanjima utvrđeno je da se sila razmatra vrijednost vektora, koji je karakteriziran smjerom i točkom primjene.

Način gradnje teorijske mehanike sličan je geometriji: također se temelji na definicijama, aksiomima i teoremima. U ovom slučaju, na jednostavnim definicijama veza ne završava. Većina crteža vezanih uz mehaniku općenito i statiku osobito sadrži geometrijska pravila i zakone.

Teorijska mehanika obuhvaća tri pododjeljke: statička, kinematika i dinamika. U prvom se istražuje metoda za pretvaranje sila primijenjenih na neki predmet i apsolutno kruto tijelo, kao i uvjeti za početak ravnoteže. U kinematici smatramo jednostavnim mehaničkim pokretima koji ne uzimaju u obzir djelujuće sile. U dinamici se proučava kretanje točke, bilo kojeg sustava ili čvrstog tijela, uzimajući u obzir djelujuće sile.

Aksiomi statike

Za početak moramo razmotriti osnovne pojmove, aksiome statike, vrste veza i njihove reakcije. Statica se odnosi na stanje ravnoteže s silama koje su pričvršćene na apsolutno kruto tijelo. Njegovi zadaci uključuju dvije glavne točke: 1 - osnovni pojmovi i aksiomi statike uključuju zamjenu dodatnog sustava sila koje su primijenjene na tijelo od strane drugog ekvivalentnog sustava. 2 - zaključak općih pravila, prema kojima tijelo pod utjecajem primijenjenih sila ostaje u stanju mirovanja ili u procesu ravnomjernog translacijskog pravocrtnog gibanja.

Predmeti u takvim sustavima obično nazivaju materijalna točka - tijelo čije dimenzije mogu biti izostavljene u postavljenim uvjetima. Ukupnost bodova ili tijela, na neki način međusobno povezana, naziva se sustavom. Snage međusobnog utjecaja između tih tijela nazivaju se unutarnjim i sile koje utječu na dani sustav su izvanjske.

Jednaka sila u određenom sustavu naziva se sila koja je ekvivalentna sustavu snaga koje se daje. Članovi ovog sustava nazivaju se sastavnim silama. Sila izjednačavanja jednaka je veličini sila koja se dobiva, ali je usmjerena u suprotnom smjeru.

U statici prilikom odlučivanja o promjeni sustava sila koja utječe na čvrste ili ravnotežu moći pomoću geometrijskih svojstava vektora sile. Iz toga se jasno definira geometrijska statika. Analitička statika, koja se temelji na načelu dopuštenih pomaka, bit će opisana u dinamici.

Osnovni koncepti i aksiomi statike

Uvjeti za pronalaženje tijela u ravnoteži izvedeni su iz nekoliko osnovnih zakona, koji se koriste bez dodatnih dokaza, no koji imaju potvrdu u obliku provedenih eksperimenata, nazivaju se aksiomi statike.

• Aksiom I nazivamo Newtonovim prvim zakonom (aksiom inercije). Svako tijelo ostaje u stanju mirovanja ili ujednačenog pravocrtnog gibanja sve do trenutka kada vanjske sile djeluju na ovo tijelo, uklanjajući ga iz tog stanja. Ta sposobnost tijela zove se inercija. Ovo je jedno od osnovnih svojstava materije.
• Aksiom II je Newtonov treći zakon (aksiom interakcije). Kada jedno tijelo djeluje na drugo s određenom silom, tada će drugo tijelo zajedno s prvim djelovati na njemu s određenom silom koja je jednaka u apsolutnoj vrijednosti, suprotno smjeru.
• Aksiom III je uvjet ravnoteže dviju sila. Da bi se postigla ravnoteža slobodnog tijela, na koje utječu dvije sile, dovoljno je da te sile budu jednake u svom modulu i suprotno u smjeru. To je također povezano sa sljedećom točkom i ulazi u osnovne pojmove i aksiome statike, ravnoteže sustava silaznih sila.
• Aksiom IV. Ravnoteža neće biti povrijeđena ako se uravnoteženo tijelo nanese ili ukloni iz krutog tijela.
• Aksiom V je aksiom paralelograma sila. Operator dviju križajućih sila primjenjuje se na mjestu njihova križanja i predstavlja dijagonalu paralelograma konstruiranog na tim silama.

Linkovi i njihove reakcije

U teorijskoj mehanici, materijalnoj točki, sustavu i čvrstom tijelu mogu se dati dvije definicije: slobodne i ne slobodne. Razlika između tih riječi je da ako unaprijed određena ograničenja nisu nametnuta za pomicanje točke, tijela ili sustava, tada će ti objekti po definiciji biti slobodni. U obrnutom se slučaju objekti obično nazivaju ne-slobodni.

Fizičke okolnosti koje dovode do ograničenja slobode imenovanih materijalnih objekata nazivaju se veze. Statički mogu imati jednostavne veze koje se izvode različitim krutim ili fleksibilnim tijelima. Snaga djelovanja komunikacije na točki, sustavu ili tijelu naziva se komunikacijska reakcija.

Vrste povezivanja i njihove reakcije

U običnom životu veza može biti predstavljena niti, lanci, lanci ili užad. U mehanici za ovu definiciju uzeti težak, fleksibilan i neusporediv odnos. Reakcije, prema tome, mogu biti usmjerene duž konca, užeta. U tom slučaju postoje veze, čije se djelovanje ne može odmah odrediti. Kao primjer osnovnih pojmova i aksioma statike, moguće je unijeti fiksni cilindrični šarki.

To uključuje cilindrični stacionarne vijak na koji je rukavac opremljen sa cilindričnim provrtom, čiji promjer ne prelazi zasun. Prilikom pričvršćivanja tijela na čahuru, prvi se može zakretati samo duž osovine šarke. Idealno šarka (pod uvjetom da zanemaruje trenja površine rukavca i vijka) čini pregradu za pomicanjem rukavca u smjeru okomitom na površinu vijkom i čahure. U tom smislu, reakcija u idealnom zglobu ima smjer normalnog - polumjer vijka. Pod utjecajem sile koje djeluju rukav može pritisnuti da se vijak u bilo kojem trenutku. S tim u vezi, smjer reakcije u fiksnom cilindričnom spoju ne može se unaprijed odrediti. Prema toj reakciji može se poznavati samo njegovo mjesto u ravnini okomito na zglobnu os.

Tijekom rješavanja problema, zglobna reakcija će se uspostaviti analitičkom metodom razgradnjom vektora. Osnovni pojmovi i aksiomi statike uključuju ovu metodu. Vrijednosti projekcija reakcije izračunate su iz jednadžbi ravnoteže. Oni također djeluju u drugim situacijama, uključujući i nemogućnost određivanja smjera komunikacijske reakcije.

Sustav konvergentnih sila

Broj osnovnih definicija može uključivati ​​sustav sila koji se konvergiraju. Takozvani sustav konvergentnih sila nazvan je sustav čije linije djelovanja presijecaju u jednoj točki. Ovaj sustav dovodi do rezultanta ili je u stanju ravnoteže. Ovaj sustav je također uzeti u obzir u prethodno spomenutim aksiomima, budući da je povezan sa očuvanjem ravnoteže tijela, što se odmah navodi u nekoliko pozicija. Ovo potonje ukazuje i na razloge potrebne za stvaranje ravnoteže i čimbenike koji ne uzrokuju promjene u toj situaciji. Rezultat ovog sustava konvergentne sile jednak je vektorskom zbroju tih sila.

Ravnoteža sustava

U osnovnim konceptima i aksiomima statike, sustav konvergentnih sila također je uključen u studiju. Da bi se sustav pronašao u ravnoteži, mehanička vrijednost je nula vrijednost nastale sile. Budući da je vektorski zbroj sila nula, poligon se smatra zatvorenim.

U analitičkom obliku uspostavlja ravnoteža stanje će biti sljedeći: u bilanci prostornog sustava konvergirajuće snage će biti algebarski zbroj projekcija sila na svaki od koordinatnih osi, jednaka nuli. Budući da je u takvoj situaciji ravnoteže je rezultanta nula, projekcije na koordinatnoj osi će biti nula.

Trenutak snage

Ovom definicijom podrazumijevamo vektor proizvoda vektora točke primjene sila. Vektor trenutka sile usmjeren je okomito na ravninu u kojoj se nalazi sila i točka u smjeru od kojeg se vidi rotacija od djelovanja sile u smjeru kazaljke na satu.

Nekoliko sila

Ova se definicija odnosi na sustav koji se sastoji od par paralelnih sila, jednake veličine, usmjerene u suprotnim smjerovima i primijenjene na tijelo.

Trenutak par može smatrati pozitivnim ako se sila parovi usmjereno suprotno od u pravom referentni okvir, a negativne - su usmjerene u smjeru kazaljke na lijevom okviru. Prilikom prevođenja s desnog koordinatnog sustava lijevo, orijentacija sila je obrnuta. Minimalna vrijednost udaljenosti među redovima sile naziva se ramenom. Iz toga slijedi da je točka je slobodan od par snage vektora modulo M jednakoj = FH i ima smjer okomit na ravninu djelovanja, koji s vrha sile vektora su orijentirane pozitivno.

Ravnoteža u proizvoljnim sustavima sile

Potreban ravnotežni uvjet za proizvoljni prostorni sustav sila primijenjenih na kruto tijelo smatra se nestankom glavnog vektora i kutnim momentom s obzirom na bilo koju točku prostora.

Iz toga slijedi da bi se postigla ravnoteža snaga paralelno, u ravnini, i zahtijeva dovoljno je da su nastale sile na zbroju projekcija protežu paralelno s osi i algebarski zbroj svih komponenti trenucima daje snage relativno slučajni bod jednak nuli.

Težište tijela tijela

Prema zakonu univerzalne gravitacije, za svaku česticu koja se nalazi blizu površine Zemlje, gravitacijske sile, nazvane gravitacijskim silama, utječu. S malim veličinama tijela, u svim tehničkim primjenama, gravitacijske sile pojedinih čestica tijela mogu se smatrati sustavom gotovo paralelnih sila. Ako se pretpostavljaju da su sve gravitacijske sile čestica paralelne, njihov rezultat će biti numerički jednak zbroju težina svih čestica, tj. Težine tijela.

Predmet kinematike

Kinematika se odnosi na dio teorijske mehanike koja proučava mehaničko gibanje točke, sustav točaka i čvrsto tijelo, neovisno o silama koje su im utjecale. Newton, koji je proizašao iz materijalističkog stava, smatrao je da je priroda prostora i vremena objektivna. Newton je upotrijebio definiciju apsolutnog prostora i vremena, ali ih je odvojio od pokretne materije pa se može nazvati metafizikom. Dijalektički materijalizam smatra prostor i vrijeme kao objektivne oblike prisutnosti materije. Prostor i vrijeme bez materije ne mogu postojati. U teorijskoj mehanici rečeno je da se prostor koji uključuje pokretna tijela naziva trodimenzionalnim euklidskim prostorom.

U usporedbi s teoretskom mehanikom, teorija relativnosti temelji se na drugim idejama o prostoru i vremenu. To je pomoglo nastanku nove geometrije koju je stvorio Lobachevsky. Za razliku od Newtona, Lobachevsky nije odvojio prostor i vrijeme od vizije, s obzirom na potonje kao promjenu položaja nekih tijela u odnosu na druge. U svom je radu rekao da je u prirodi samo pokret poznat od strane čovjeka, bez kojeg senzualna ideja postaje nemoguća. Iz toga slijedi da su svi ostali pojmovi, na primjer, geometrijski, stvoreni umjetno od strane uma.

Iz toga je jasno da se prostor smatra manifestacijom veze između pokretnih tijela. Za gotovo stoljeće prije relativnosti Lobacevskil pokazala da je euklidska geometrija odnosi se na apstraktne geometrijske sustav, dok je u fizičkom svijetu, prostornih odnosa određuje fizičku geometriju koja se razlikuje od euklidskim, pri čemu su svojstva prostora i vremena su u kombinaciji sa svojstvima tvari koje se kreću u prostoru i vrijeme.

Nije teško napomenuti da su napredni znanstvenici iz Rusije na području mehanike svjesno se pridržavali ispravnih materijalističkih stavova u tumačenju svih glavnih definicija teorijske mehanike, posebno vremena i prostora. Istodobno, pogled na prostor i vrijeme u teoriji relativnosti sličan je idejama o prostoru i vremenu navijača marksizma koji su nastali prije objavljivanja radova o teoriji relativnosti.

Kod rada s teorijskom mehanikom, tijekom mjerenja prostora, mjerač se uzima kao glavna jedinica, a drugi - u sekundi. Vrijeme je isto u svakom referentnom sustavu i neovisno je o preklapanju tih sustava s obzirom na svaki drugi. Vrijeme je označeno simbolom i smatra se kontinuiranom varijabilnom vrijednošću koja se koristi u ulozi argumenta. Tijekom mjerenja vremena primjenjuju se definicije vremenskog intervala, vremenske točke, početno vrijeme, što je uključeno u osnovne koncepte i aksiome statike.

Tehnička mehanika

U praktičnoj primjeni, osnovni pojmovi i aksiomi statike i tehničke mehanike su međusobno povezani. U tehničkoj mehanici proučavaju se i mehanički proces gibanja i mogućnost njegove uporabe u praktične svrhe. Na primjer, pri stvaranju tehničkih i građevinskih struktura i provjere njihove snage, što zahtijeva kratko poznavanje osnovnih pojmova i aksioma statike. U isto vrijeme takva kratka studija pogodna je samo za amatere. U specijaliziranim obrazovnim institucijama ova je tema od velikog značaja, na primjer, u slučaju sustava snaga, osnovnih pojmova i aksioma statike.

U tehničkoj mehanici primjenjuju se gore navedeni aksiomi. K primjer, aksiom 1, osnovni pojmovi i aksiomi statike povezani su s ovim odjeljkom. Iako prvi aksiom objašnjava načelo održavanja ravnoteže. U tehničkoj mehanici, važnu ulogu igra ne samo stvaranje uređaja nego i njih otporne strukture, u čijoj su konstrukciji glavni kriteriji stabilnost i snaga. Međutim, nemoguće je stvoriti nešto slično bez poznavanja osnovnih aksioma.

Opće napomene

Najjednostavniji oblici pokretnih krutina su translacijsko i rotacijsko kretanje tijela. U kinematici krutih tvari za različite vrste pokreta uzimaju se u obzir kinematičke značajke pomaka različitih točaka. Rotacijsko kretanje tijela oko fiksne točke je gibanje u kojem ravna crta koja prolazi kroz par proizvoljnih točaka tijekom gibanja tijela ostaje u stanju mirovanja. Ta se crta naziva osi rotacije tijela.

U gornjem tekstu, kratki su sažeti osnovni pojmovi i aksiomi statike. Istodobno, postoji velika količina informacija trećih strana, s kojima možete bolje razumjeti statičku. Ne zaboravite osnovne podatke, u većini slučajeva, osnovni pojmovi i aksiomi statike krutog tijela uključena, kao što je referenca na objekt koji ne može biti ostvariv u normalnim uvjetima.

Onda bismo se trebali sjetiti aksioma. Na primjer, među njima su osnovni pojmovi i aksiomi statike, veze i njihove reakcije. Unatoč činjenici da mnogi aksiomi samo objašnjavaju načelo održavanja ravnoteže ili ravnomjernog gibanja, to ne negira njihov značaj. Počevši sa školskim tečajem, proučavaju se ovi aksiomi i pravila, budući da su svi poznati zakoni Newtona. Potreba da ih spomenemo povezana je s praktičnom primjenom informacija statike i mehanike uopće. Primjer je bio tehnička mehanika, u kojoj je osim stvaranja mehanizama potrebno razumjeti načelo izgradnje stabilnih struktura. Zahvaljujući takvim informacijama moguće je pravilno podesiti redovite konstrukcije.