Condizioni di bilanciamento della traduzione, esempi, esercizi

Si afferma che un oggetto è in Equilibrio di traduzione Quando la somma delle forze che agiscono su di lui è zero. Ciò non significa che ci sia necessariamente il resto, ma il movimento, se esistente, sarebbe uniforme o rettilinea esclusivamente rotazionale, in caso di essere un oggetto esteso.

Le condizioni di equilibrio meccanico si basano sulle leggi di Newton sulla meccanica. In effetti, la prima legge ci dice che un oggetto è a riposo o si muove con un movimento rettilineo uniforme MRU, a condizione che nessuna forza netta agisca su di esso.

Questo lampione è in bilanciamento della traduzione

Ora, la forza o la forza netta risultante è semplicemente la somma vettoriale di tutte le forze che agiscono sull'oggetto. Secondo la seconda legge di Newton, questa somma deve essere uguale al prodotto tra massa e accelerazione, ma se l'oggetto non è accelerato, questa somma viene annullata.

E poiché non vi è alcuna accelerazione, le due possibilità menzionate: il corpo è a riposo, cioè non si muove o, se lo fa, deve essere con MRU. Nel primo caso si parla di equilibrio transnazionale statico e nel secondo, dinamico.

L'equilibrio della traduzione è un fattore importante in molti aspetti dell'ingegneria, ad esempio nella costruzione. Gli elementi che compongono un edificio: travi, cavi, cornici e altro, devono essere in equilibrio per garantire la stabilità del recinto.

L'equilibrio della traduzione è richiesto anche in strutture mobili, come scale meccaniche, bande di trasporto e nella pratica di numerosi sport.

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Condizione di bilanciamento della traduzione

Supponiamo che diverse forze agiscano su un corpo, che indichiamo F₁, F₂, F₃.. . F_N, Usando una lettera in grassetto per evidenziare il fatto che le forze sono vettori e devono essere aggiunte come tali.

La somma vettoriale di tutte queste forze è chiamata forza risultante O Forza netta. Se questa somma si traduce nel vettore nullo, la condizione per il saldo della traduzione è soddisfatta:

Può servirti: circuito elettrico chiuso

F₁+ F₂+ F₃.. .+ F_N = 0

Questa condizione può essere scritta in modo compatto usando la somma:

∑ F_Yo = 0

In termini di componenti della forza risultante, l'equazione precedente, che è vettore, può essere suddivisa in tre equazioni scalari, una per ciascun componente della forza risultante:

∑ f_Ix = 0; ∑ f_E = 0 e ∑ f_z = 0

In pratica, non è facile.

Questo è il motivo per cui gli oggetti reali non sono quasi mai esenti da forze esterne e di conseguenza è difficile ottenere l'equilibrio della traduzione.

Quindi gli ingegneri usano meccanismi per ridurre lo sfregamento, come i cuscinetti e l'uso di oli lubrificanti.

Diagrammi del corpo liberi

Il diagramma del corpo libero è uno schema in cui vengono disegnate le forze che agiscono sul corpo. Quando viene richiesto l'equilibrio della traduzione, queste forze devono essere bilanciate. Ad esempio, se stai agendo una forza verticale diretta verso il basso, come il peso, allora deve esserci una forza verticale che ha esattamente la stessa grandezza.

Questa forza può essere fornita dalla mano che sopporta l'oggetto in modo che non cada, una corda o semplicemente la superficie di un tavolo.

Se c'è una forza tangenziale in superficie, come l'attrito cinetico o statico, ci deve essere un'altra forza opposta in modo che l'equilibrio esista. Ad esempio, osserviamo il peso che pende dalle stringhe mostrate nella figura seguente.

Esempio di un oggetto che si trova in equilibrio di traduzione è questo pesa soggetto al tetto usando le stringhe disposte come mostrato nell'immagine. Fonte: f. Zapata.

Il peso rimane in equilibrio della traduzione e senza muoversi, grazie alla corda verticale che lo tiene esercitando una tensione T che compensa il peso W. Ogni forza è stata rappresentata a ovest attraverso una freccia, ciascuna di uguale dimensione e con la stessa direzione, ma la direzione opposta.

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La forza di bilanciamento

Supponiamo che un insieme di forze agisca su un oggetto. Questo si chiama a Sistema delle forze di cui si può trovare il risultante come spiegato sopra: Aggiunta di ciascuna delle forze di sistema Vectorly.

Bene, con la forza opposta a questo risultato si chiama forza di bilanciamento. Se la forza risultante è F_R E la forza di bilanciamento è E, COSÌ:

E + F_R = 0

Perciò:

E = - F_R

Esempi di equilibrio di traduzione

Molti oggetti che troviamo quotidianamente, all'interno e all'esterno di casa, sono in equilibrio di traduzione:

Edifici e strade

Gli edifici e le strade sono costruiti per rimanere stabili e non girare o crollare. Tuttavia, nei grattacieli e in generale edifici molto alti, è necessaria una certa flessibilità per resistere all'azione del vento.

Libri e oggetti negli scaffali

I libri in una biblioteca e i prodotti nei negozi sono oggetti che rimangono in bilanciamento della traduzione e senza muoversi.

Il mobile

I mobili, la TV a schermo piatto e i dipinti sul muro, così come le lampade che pendono dal soffitto, per menzionare alcuni oggetti, sono in equilibrio traduzione.

Il semaforo

I semafori sono fissati da pali e cavi, in modo che non cadano. Tuttavia, sappiamo che il vento li rende oscillati.

L'illuminazione pubblica

Le luci di illuminazione pubblica sono anche in bilanciamento della traduzione, fissate su pali della luce, come l'immagine principale dell'immagine principale.

Esercizio risolto

Quale grandezza dovrebbe avere la forza F_S Attrito statico per la scatola nella figura per rimanere a riposo al centro del piano inclinato un angolo α di 37º? La massa della scatola è m = 8 kg.

Può servirti: gravità API: scala e classificazione del greggioDiagramma del corpo libero per un oggetto REST su un piano inclinato. Fonte: f. Zapata.

Soluzione

La figura mostra il diagramma del corpo libero sul piano. Ci sono tre forze che agiscono su di lei: il peso W, diretto verticalmente verso il basso, il normale N, che è la forza perpendicolare esercitata dalla superficie del piano sopra la scatola e infine dalla forza di attrito statico F_S che si oppone alla scatola per scivolare in discesa.

La condizione di bilanciamento della traduzione stabilisce che:

W + N + F_S = 0

Ma devi ricordare che questa è una somma vettoriale e realizzarla è necessario decomporre le forze in componenti lungo gli assi delle coordinate.

Nella figura è stato disegnato un sistema di coordinate in cui l'asse X corre parallelo alla superficie del piano inclinato. Con questa scelta, l'attrito statico cade su questo asse, mentre il normale è sull'asse e. Il peso è l'unica forza inclinata e dobbiamo decomporsi con l'aiuto della trigonometria:

W_X = W. peccato α
W_E = W. cos α

La somma delle forze in ogni asse è:

∑ f_E = N - W_E = 0
∑ f_X = f_S - W_X = 0

Da quest'ultima equazione segue questo:

F_S = W_X

E come W_X = W. sin α e l'entità del peso a sua volta è w = m.G, essendo G il valore della gravità, quindi l'entità del tocco statico è semplicemente:

F_S = m⋅g⋅Sen α = 8 kg × 9.8 m/s² × Sen 37º = 47.2 n.

Riferimenti

1. Bauer, w. 2011. Fisica per ingegneria e scienze. Volume 1. Mc Graw Hill.
2. Figueroa, d. (2005). Serie: Physics for Science and Engineering. Volume 2. Dinamico. A cura di Douglas Figueroa (USB).
3. Giambattista, a. 2010. Fisica. 2 °. Ed. McGraw Hill.
4. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fisica per la scienza e l'ingegneria. Volume 1. 7^Ma. Ed. Apprendimento del Cengage.
5. Tippens, p. 2011. Fisica: concetti e applicazioni. 7a edizione. McGraw Hill.