Двухкомпонентные силы

Физика > Двухкомпонентные силы

В условиях равновесия сила и вращательный момент приравниваются к нулю в любом направлении.

Задача обучения

• Вычислить чистую силу и вращательный момент для тела в равновесии.

Основные пункты

• В условиях равновесия чистая сила приравнивается к нулю во всех направлениях.
• Если чистый момент инерции вокруг оси приравнивается к нулю, то объект наделяется вращательным ускорением вокруг оси.
• В каждом направлении чистая сила выглядит как ΣF = ma = 0, а чистый вращательный момент: Στ = Iα = 0, где сумма отображает векторную сумму всех активных сил и моментов.

Термин

• Равновесие – положение тела в состоянии покоя или при равномерном движении, где все силы достигают нуля.

Объект с постоянной скоростью обладает нулевым ускорением. Статичный объект также наделен постоянной нулевой скоростью, поэтому их ускорение именуют нулевым. Согласно второму закону Ньютона: ΣF = mа.

Поэтому тела со стабильной скоростью также обладают нулевой внешней силой. То есть, все влияющие на объект силы пребывают в балансе.

Это правило также распространяется на движение в определенном направлении. Давайте посмотрим на тело, перемещающееся вдоль оси х. Если к нему не применить никакую силу, то оно продолжит свой путь со стабильной скоростью.

Машина перемещается с постоянной скоростью. Его компоненты силы х и у равны нулю

Это правило легко распространяется и на ось у. Если приложенные силы не отменяют друг друга, то в направлении результирующей силы устанавливается ускорение. В системах без движения (статические) сумма сил во всех направлениях нулевая. Математически отображается как:

ΣF_x = ma_x = 0

ΣF_y = ma_y = 0

Это также касается и вращательного движения. Если результирующий момент вокруг определенной оси равен нулю, тело лишено вращательного ускорения вокруг оси. Если объект не вращается, то и не начнет. А если вращение присутствует, то оно продолжится с одинаковой постоянной угловой скоростью. Это выражается в математических формулах:

Στ_x = Iα_x = 0

Στ_y = Iα_y = 0

---