|
Ñòàòèêà òâåðäîãî òåëà
Ñòàòèêà ðàññìàòðèâàåò óñëîâèÿ ðàâíîâåñèÿ òåëà èëè ñèñòåìû òåë. Åñëè íà ïîêîÿùååñÿ òåëî äåéñòâóåò íåñêîëüêî ñèë, íàïðàâëåíèÿ êîòîðûõ ïåðåñåêàþòñÿ â îäíîé òî÷êå, òî îíî îñòàíåòñÿ â ïîêîå òîãäà, êîãäà ñóììà (âåêòîðíàÿ) ýòèõ ñèë ðàâíà íóëþ. Òî÷êó ïðèëîæåíèÿ ñèëû ìîæíî ñìåùàòü âäîëü ëèíèè åå äåéñòâèÿ.
Öåíòð òÿæåñòè òâåðäîãî òåëà èëè ñèñòåìû òåë
Íà êàæäóþ ÷àñòèöó òåëà äåéñòâóåò ñèëà òÿæåñòè. Òî÷êà, â êîòîðîé ïðèëîæåíà ðàâíîäåéñòâóþùàÿ ñèë òÿæåñòè, äåéñòâóþùèõ íà îòäåëüíûå òî÷êè òåëà, íàçûâàåòñÿ öåíòðîì òÿæåñòè. Ñóììà ìîìåíòîâ ñèë òÿæåñòè âñåõ ÷àñòèö òåëà îòíîñèòåëüíî öåíòðà òÿæåñòè ðàâíà íóëþ.
Âèäû ðàâíîâåñèÿ òåë
Åñëè ïðè äîñòàòî÷íî ìàëîì îòêëîíåíèè òåëà îò ïîëîæåíèÿ ðàâíîâåñèÿ âîçíèêàþò ñèëû, ñòðåìÿùèåñÿ âåðíóòü òåëî â ïåðâîíà÷àëüíîå ïîëîæåíèå, òî òàêîå ðàâíîâåñèå íàçûâàåòñÿ óñòîé÷èâûì.
Îáû÷íî ïîñëå äåéñòâèÿ ìàëûõ âîçìóùåíèé (ñìåùåíèé, òîë÷êîâ) íà òåëî, íàõîäÿùååñÿ â óñòîé÷èâîì ðàâíîâåñèè, îíî íà÷èíàåò ñîâåðøàòü êîëåáàíèÿ ñ ìàëîé àìïëèòóäîé îêîëî ïîëîæåíèÿ ðàâíîâåñèÿ; ýòè êîëåáàíèÿ çàòåì çàòóõàþò âñëåäñòâèå òðåíèÿ è ðàâíîâåñèÿ âîññòàíàâëèâàåòñÿ.
 ïîëîæåíèè óñòîé÷èâîãî ðàâíîâåñèÿ ïîòåíöèàëüíàÿ ýíåðãèÿ òåëà èìååò ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå (ïðè äåéñòâèè êîíñåðâàòèâíûõ ñèë).
Åñëè æå ïðè ñêîëü óãîäíî ìàëîì îòêëîíåíèè òåëà îò ïîëîæåíèÿ ðàâíîâåñèÿ âîçíèêàþò ñèëû, ñòðåìÿùèåñÿ óâåëè÷èòü ýòî îòêëîíåíèå, òî òàêîå ïîëîæåíèå íàçûâàþò íåóñòîé÷èâûì.
 áåçðàçëè÷íîì ïîëîæåíèè ðàâíîâåñèÿ ïðè îòêëîíåíèè òåëà íå âîçíèêàåò íèêàêèõ ñèë, è íîâîå ïîëîæåíèå òàêæå ÿâëÿåòñÿ ïîëîæåíèåì ðàâíîâåñèÿ.
Óñëîâèÿ ðàâíîâåñèÿ íà íàêëîííîé ïëîñêîñòè
 |
| Ðèñ.1. Ðàâíîâåñèå òåëà íà íàêëîííîé ïëîñêîñòè |
Äëÿ ðàâíîâåñèÿ òåëà, èìåþùåãî âåñ P, íà íàêëîííîé ïëîñêîñòè, ñîñòàâëÿþùåé óãîë α ñ ãîðèçîíòîì, íóæíî ïðèëîæèòü ñèëó F, ðàâíóþ F1, ïðè÷åì F1=Psinα ñèëà F äîëæíà áûòü íàïðàâëåíà âäîëü íàêëîííîé ïëîñêîñòè (ðèñ.1). Ïðè ýòîì òåëî äàâèò íà íàêëîííóþ ïëîñêîñòü ñ ñèëîé F2=Psinα, à íàêëîííàÿ ïëîñêîñòü ñ òàêîé æå ñèëîé äåéñòâóåò íà ëåæàùåå íà íåé òåëî. Ñâîáîäíî ëåæàùåå òåëî áóäåò ïîêîèòñÿ íà íàêëîííîé ïëîñêîñòè, ïîêà ñêàòûâàþùàÿ ñèëà íå ñòàíåò áîëüøå ñèëû òðåíèÿ ïîêîÿ. Ýòî ïðîèçîéäåò, êîãäà tgα > k, ãäå k – êîýôôèöèåíò òðåíèÿ ïîêîÿ.
Ðû÷àã
Ðû÷àã íàõîäèòñÿ â ðàâíîâåñèè, åñëè âåêòîðíàÿ ñóììà ìîìåíòîâ äåéñòâóþùèõ íà íåãî ñèë ðàâíà íóëþ (ðèñ.2)
ãäå
a è b – ïëå÷è ñèë F1 è F2.
 |
Ðèñ.2. Ðû÷àãè:
à) ðû÷àã ñ òî÷êîé îïîðû, íàõîäÿùåéñÿ ìåæäó òî÷êàìè ïðèëîæåíèÿ äåéñòâóþùèõ íà íåãî ñèë; á) ðû÷àã, â êîòîðîì òî÷êè ïðèëîæåíèÿ äåéñòâóþùèõ ñèë íàõîäÿòñÿ ïî îäíó ñòîðîíó îò òî÷êè îïîðû |
Óñëîâèÿ ðàâåíñòâà ìîìåíòîâ ñèë ïðèìåíÿþòñÿ òàêæå ê ðàâíîâåñèÿ âîðîòà (ðèñ.3,à) èëè ëåáåäêè.
Áëîêè
Íåïîäâèæíûé áëîê (ðèñ.3,á) ñëóæèò òîëüêî äëÿ èçìåíåíèÿ íàïðàâëåíèÿ äåéñòâóþùåé ñèëû. Ïîäâèæíûé áëîê (ðèñ.3,â) ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü âûèãðûø â ñèëå. Ïðè ïîêîÿùåìñÿ èëè ðàâíîìåðíî âðàùàþùåìñÿ ïîäâèæíîì áëîêå ñóììà âñåõ äåéñòâóþùèõ ñèë è ñóììà âñåõ ìîìåíòîâ ñèë ðàâíû íóëþ.
Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî
 |
Ðèñ.3. Ñõåìû:
à) âîðîòà; á) íåïîäâèæíîãî áëîêà; â) ïîäâèæíîãî áëîêà |
Ïîëèñïàñò
Ïîëèñïàñò (ðèñ.4) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñèñòåìó ïîäâèæíûõ è íåïîäâèæíûõ áëîêîâ, ñîåäèíåííûõ â îáùåì äåðæàòåëå. Åñëè ïîëèñïàñò èìååò n ïîäâèæíûõ è n íåïîäâèæíûõ áëîêîâ, òî ñèëà F, óðàâíîâåøèâàþùàÿ ñèëó P, ðàâíà F = P/2n.
Âèíò
Ïðè îòñóòñòâèè òðåíèÿ ñèëà P, äåéñòâóþùàÿ ïî îñè âèíòà, óðàâíîâåøèâàåòñÿ ñèëîé F, ïðèëîæåííîé ê ðóêîÿòêå (ðèñ.5):
ãäå
R – ðàññòîÿíèå îò îñè âðàùåíèÿ äî òî÷êè ïðèëîæåíèÿ ñèëû;
h – øàã âèíòà.
 |
 |
| Ðèñ.4. Ïîëèñïàñò |
Ðèñ.5. Âèíò |
|
