Понятие о плече силы и моменте силы.

Введение.

Статика - это раздел механики, которой посвящен равновесию . Первый раздел которые мы рассмотрели - это Кинематика. Мы с вами прошли Кинематику - фактически это математический аппарат Механики. С помощью знаний по Кинематике мы можем рассчитать, где тело может находиться в любой момент времени, если известно его ускорение .

Второй раздел, который мы смотрели - это Динамика. Динамика уже интересуются, а почему меняется скорость тела. Мы с вами знаем, что ускорение тела можно найти, если известно в каких условиях тело движется, если известно какие силы на него действуют. Это могут быть сила упругости, сила тяжести, сила трения. Зная эти силы, мы можем найти ускорение. Зная ускорение, с помощью аппарата Кинематики мы можем решить основную задачу механики.

А теперь давайте рассмотрим противоположную ситуацию: « А что нужно сделать для того чтобы состояние движения тела не менялось?». Находилась в одном и том же состоянии движения, такая ситуация называется равновесием. А раздел физики, которая изучает равновесие тел - называется Статика . И вот мы переходим к обобщению раздела Механики , название которого «Статика» и будем использовать алгоритмический подход для решения задач по статике.

Цель: Применить алгоритмический подход к задачам по Статике на уровне понимания.

Задачи: ВОР

Воспитательные:

· Стремиться к воспитанию чувства гуманизма, коллективизма, уважения к старшим, чувства субординации, чувства такта, стремление к дисциплине.

· Стремиться воспитать чувство гордости за избранное направление подготовки.

Образовательные:

· Создать условия для актуализации ранее изученных понятий силы, равнодействующей, плеча силы , момента силы, центра масс и тяжести.

· Создать условия для актуализации первого и второго условий равновесия.

· Создать условия для формирования этапов алгоритма решения задач по Статике с применением первого условия равновесия.

· Создать условия для формирования этапов алгоритма решения задач по Статике с применением второго условия равновесия.

· Создать условия для формирования этапов алгоритма решения задачи по Статике нахождения центра масс.

· Создать условия для формирования этапов алгоритма решения задач по Статике с применением первого и второго условия равновесия.

· Подвести итоги лекции результатом, которой должен быть Алгоритм решения задач по Статике.

Развивающие:

· Продолжение развития структурных компонентов алгоритмического мышления таких, как: «разбиение большой задачи на малые», понимание и использование формальных способов записи решении (составление алгоритма).

· Продолжение развития структуры мышления предполагающей умение создать алгоритм.

План лекции

· Понятие силы. Понятие о сложении сил и равнодействующей.

· Понятие о плече силы и моменте силы.

· Два условия равновесия тела

· Понятие о центре тяжести тела

· Теорема движения центра масс.

· Этапы решения задач по Статике

· Подведение итогов.

· Литература

Понятие силы. Понятие о сложении сил и равнодействующей.

Опыт: Пусть взаимодействуют друг с другом тележки за счет прикрепленной к одной из них планке.

Взаимодействия данных тележек, является причиной изменения их скорости. Просто так действия в природе не бывает, существует только взаимодействия. Взаимодействовать можно разными способами: планки, порохового заряда, руки, воздуха и т д. Если мы действуем на тележку так, что ее скорость меняется ,действия всех этих тел ( пальца, пружины, планки, магнита и так далее) имеет что - то общее. Скорость тела изменяется одинаково по действиям разных тел, то все эти тела на данное тело действует с одной и той же силой.

Сила - это физическая величина, которая является мерой взаимодействие тел. Обозначается большой латинской буквой F, измеряется в Ньютонах (Н). Помимо модуля у силы есть направление. Сила - величина векторная. Направление общей силы и модуль определить можно с помощью правил параллелограмма и треугольника - подробнее http://www.myshared.ru/slide/716173/ - дата обращения 07.02.2022г.

Действия сил увеличится в соответствии с модулем направлением и точке приложения. При решении задач по статике найти общую точку приложения всех сил действующих на данную точку является очень важным. Создавая систему отсчета вы должны четко показывать какое направление имеют силы и указывать точку приложения решение задачи более рациональным. Сумма всех сил действующих на тело называется - Равнодействующей.

Понятие о плече силы и моменте силы.

Моментом силы - называют вращательное усилие, создаваемое вектором силы относительно точки .

Момент силы (М) определяется произведением силы(F) на его плечо (L) измеряется в ньютон на метр ( Н*м). Плечом выступает расстояние от нормали от рассматриваемой точки до линии действия силы.

Увеличение силы или ее плеча проводят к возрастанию величины момента. Если действия силы проходят через одну точку, то момент не создается, то есть равен 0.

Пример: поворот гайки гаечным ключом.

Силовые возможности любого человека ограничены. Человек не может приложить силы большей величины, поэтому можно создать максимальный момент только увеличивая плечо силы. Для этого нужно взяться за ключ, как можно дальше от оси гайки.

Положительным направлением принимается момент силы, вращающий против хода часовой стрелки. Соответственно момент силы, создающий вращения по ходу часовой стрелки, является отрицательным.

https://youtu.be/EHkGstkRm7A - дата обращения 05.02.2022

Два условия равновесия тела

Равновесие - это, когда основные параметры системы не изменяются. Равновесие - это состояние, которое может сохраняться сколь угодно долго при условии отсутствия внешних воздействий. Это работает для любого равновесия: механического, теплового, экономического и так далее. Рассмотрим виды равновесия тела при отсутствии вращения.

В Механике состояние движения тела мы описываем с помощью скорости, это значит, что скорость остается неизменной. Так как скорость - векторная величина, вектор скорости остается неизменным. Значит механическое равновесие - это состояние равномерного прямолинейного движения.

· частные случаи этого движения - это состояние покоя

· второй вид равновесия -это равномерное вращение.

Давайте выделим 3 ситуации действия внешней силы на тело и посмотрим, как себя будет вести тела при отклонении от положения равновесия.

Тело ведет себя 3 способами, то есть различают 3 вида равновесия:

· Устойчивое Равновесие (после вывода из равновесия тела возвращается в исходное положение)

· Неустойчивое равновесие ( равновесие при малом отклонении, от которого возникают силы удаляющие тела от положения равновесия)

· Безразличное равновесие ( равновесие при малом отклонении от которого не возникает сил приближающих или удаляющих тела от положения равновесия)

Основная задача статики - выяснение условий, при выполнении которых тела или системы тел находится в равновесии.

Условия следующие: тело - это материальная точка, ускорение тела равно 0,равнодействующая всех сил действующая на тело также равна 0.

Если у тела размер не материальной точки взять точку в центре масс так как , движение без вращения поэтому ускорение всех точек одинаковое.

Итак, мы обосновали «Первое условие равновесия»:

· Первое условие равновесия тела заключается в том, что векторная сумма всех сил, действующих на тело, равна нулевому вектору:

Задача №1 При каком предельном угле наклона плоскости к горизонту находящееся на ней тело еще не будет скользить вдоль плоскости , если коэффициент трения между телом и поверхностью μ?

Используя план решения любой задачи по физике: определяем предмет задачи, что дано, перевод единиц в СИ если необходимо.
Графически подставить систему тел.Найти все силы, действующие на тело и изобразить их на чертеже .Так же указать направление ускорения или ускорений тел или тела.
Ввести или выбрать систему отсчета. СО может - быть несколько.
Сколько тел в задаче, столько раз выписывает первое /второе условия равновесия . Объединяем полученную векторную сумму сил.	Задача на первое условие равновесия.
Выписываем скалярную сумму сил, с учетом направления осей систем отчета, количества тел и приравниваем к нулю.При необходимости объединяем в систему
Анализируем дополнительные условия и данные задачи.
Подставляем все в полученную систему скалярных уравнений.
Решаем систему скалярных уравнений относительно искомых величин
Записываем ответ

В качестве упражнения в применении первого условия равновесия решим задачу №2.

Задача №2 К середине невесомого троса, концы которого жестко закреплены, подвешен груз массой m, под действием которого трос провисает так, что каждая из его половин образует угол альфа с горизонталью. Определить силы, с которым трос действует на груз.

коэффициент трения между телом и поверхностью μ?

Используя план решения любой задачи по физике: определяем предмет задачи, что дано, перевод единиц в СИ если необходимо.
Графически подставить систему тел.Найти все силы, действующие на тело и изобразить их на чертеже .Так же указать направление ускорения или ускорений тел или тела.
Ввести или выбрать систему отсчета. СО может - быть несколько.
Сколько тел в задаче, столько раз выписывает первое /второе условия равновесия . Объединяем полученную векторную сумму сил.	Задача на первое условие равновесия.
Выписываем скалярную сумму сил, с учетом направления осей систем отчета, количества тел и приравниваем к нулю.При необходимости объединяем в систему
Анализируем дополнительные условия и данные задачи.
Подставляем все в полученную систему скалярных уравнений.
Решаем систему скалярных уравнений относительно искомых величин
Записываем ответ

Не всегда система сил может быть сведена к равнодействующей. Если на тело действуют две и противоположно направленные силы, направленные не по одной прямой (пара сил), то эта система сил не имеет равнодействующей. Пара сил не имеет равнодействующей, но при ее действии на тело векторная сила равна нулю.

Во втором условии пара сил является силами реакции. Если направление действия активных сил известно , то направление сил реакции выбирается противоположным направлению возможного движения тела под действием активных сил. Если этого сделать нельзя, то направление сил реакции выбирается предположительно в ходе решения.

· Второе условие равновесия тела заключается в том, что векторная сумма всех моментов сил, действующих на тело, равна нулевому вектору

Решим задачу и применим к ней второе условие равновесия.

Задача №3Однородную балку массой m, лежащую на земле поднимают в вертикальное положение с помощью троса, прикрепленного к одному из ее концов и расположенного под углом альфа к горизонту. Какова будет сила натяжения троса в начальный момент отрыва балки от поверхности Земли?

Используя план решения любой задачи по физике: определяем предмет задачи, что дано, перевод единиц в СИ если необходимо.
Графически подставить систему тел. Найти все силы, действующие на тело и изобразить их на чертеже. Так же указать направление ускорения или ускорений тел или тела.
Ввести или выбрать систему отсчета. СО может - быть несколько.
Применяем (первое /второе) условие равновесия .	Задача на второе условие равновесия(попробуем решить задачу только на него)
Определим плечи сил
Анализируем дополнительные условия и данные задачи для выражения в скалярной форме плеч, моментов сил.	Введем длину балки l
Применяем второе условие равновесия.
Записываем ответ

Обобщая действия, при решении примеров задач на первое и второе условия равновесия, формулируем алгоритм решения задач по Статике.

· Используя план решения любой задачи по физике: определяем предмет задачи, что дано, перевод единиц в СИ если необходимо.

· Графически подставить систему тел. Найти все силы, действующие на тело и изобразить их на чертеже. Так же указать направление ускорения или ускорений тел или тела.

· Ввести или выбрать систему отсчета. СО может - быть несколько.

· Применяем (первое /второе) условие равновесия. Если применяем первое условие равновесия, то далее применяем алгоритм решения задач по Динамике. Применяя второе условие равновесия, выбираем ось, относительно которой целесообразно определять плечи, моменты сил. Плечи, моменты сил выражаем в скалярной форме, рассмотрев дополнительные условия.

· Написать уравнение, выражающее второе условие равновесия.

· Решить полученное уравнение или систему уравнений относительно искомых величин. Записать ответ.

Далее рассмотрим понятие о центре тяжести тела.

Дата добавления: 2022-07-01; просмотров: 39; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!