Ñòàòèêà òâåðäîãî òåëà
Ïðèëîæåíèå
Ëèòåðàòóðà
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.
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.
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.
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 íàõîäèòñÿ â ðàâíîâåñèè, åñëè âåêòîðíàÿ ñóììà ìîìåíòîâ äåéñòâóþùèõ íà íåãî ñèë ðàâíà íóëþ (ðèñ.2)
Óñëîâèÿ ðàâåíñòâà ìîìåíòîâ ñèë ïðèìåíÿþòñÿ òàêæå ê ðàâíîâåñèÿ âîðîòà (ðèñ.3,à) èëè ëåáåäêè.
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
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.
Ïðè îòñóòñòâèè òðåíèÿ ñèëà P, äåéñòâóþùàÿ ïî îñè âèíòà, óðàâíîâåøèâàåòñÿ ñèëîé F, ïðèëîæåííîé ê ðóêîÿòêå (ðèñ.5):
Ñïðàâî÷íèê ïî ýëåìåíòàðíîé ôèçèêå / Í.È. Êîøêèí, Ì.Ã. Øèðêåâè÷. Ì.: Íàóêà. 1976. 255 ñ.
Ãîñòåé:
Ñêðûòûõ:
Âèäèìûõ:
Âñåãî:
