Concetti di base e assiomi della statica: connessioni e loro reazioni

Nel processo di studiare la statica, che èuna delle parti costitutive della meccanica, il ruolo principale è dato agli assiomi e ai concetti di base. In questo caso, gli assiomi di base della cinque. Alcuni di loro sono noti dalle lezioni di fisica scolastica, in quanto sono le leggi di Newton.

Definizione di meccanica

Prima di tutto, va detto che la staticaè una sottosezione di meccanica. Quest'ultimo dovrebbe essere descritto in maggiore dettaglio, poiché è direttamente correlato alla statica. Allo stesso tempo, la meccanica è un termine più generale che combina dinamica, cinematica e statica. Tutti questi soggetti sono stati studiati nel corso di fisica della scuola e sono noti a tutti. Persino gli assiomi che entrano nello studio della statica si basano sulle leggi di Newton conosciute dagli anni scolastici. Tuttavia, c'erano tre di loro, mentre gli assiomi di base della statica erano cinque. La maggior parte riguarda le regole del mantenimento dell'equilibrio e del moto uniforme rettilineo di un determinato corpo o punto materiale.

La meccanica è la scienza del più sempliceil metodo del movimento della materia - meccanico. I movimenti più semplici sono considerati azioni riducibili al movimento nello spazio e nel tempo di un oggetto fisico da una posizione all'altra.

Che cosa imparano i meccanici

La meccanica teorica studia le leggi generalimovimento senza considerare le proprietà individuali del corpo, tranne che per la proprietà di estensione e gravità (ciò implica che le proprietà delle particelle di materia siano attratte l'una dall'altra o che abbiano un certo peso).

Il numero di definizioni di base include la meccanicala forza. Questo termine è un movimento, in una forma meccanica trasmessa da un corpo al secondo durante l'interazione. Secondo numerose osservazioni, è stato determinato che la forza è considerata un valore vettoriale, che è caratterizzato dalla direzione e dal punto di applicazione.

Per costruire la meccanica teoricasimile alla geometria: si basa anche su definizioni, assiomi e teoremi. In questo caso, le semplici definizioni della relazione non finiscono. La maggior parte dei disegni relativi alla meccanica in generale e alla statica in particolare, contengono regole e leggi geometriche.

La meccanica teorica include tresottosezione: statica, cinematica e dinamica. La prima riguarda i modi di convertire le forze applicate a un oggetto e un corpo assolutamente rigido, nonché le condizioni per l'emergere dell'equilibrio. Nella cinematica si considera un semplice movimento meccanico che non tiene conto delle forze che agiscono. Nella dinamica studia il movimento di un punto, di un sistema o di un corpo solido, tenendo conto delle forze che agiscono.

Assiomi di statica

Per prima cosa devi considerare i concetti di baseassiomi di statica, tipi di connessioni e loro reazioni. Statico è lo stato di equilibrio con le forze applicate a un corpo assolutamente solido. I suoi compiti comprendono due punti principali: 1 - i concetti di base e gli assiomi della statistica includono la sostituzione di un ulteriore sistema di forze che è stato applicato al corpo da un altro sistema ad esso equivalente. 2 - la conclusione delle regole generali in base alle quali il corpo sotto l'influenza delle forze applicate rimane in uno stato di riposo o nel processo di moto rettilineo traslazionale uniforme.

Gli oggetti in tali sistemi sono chiamatipunto materiale: il corpo, la cui dimensione in queste condizioni può essere omessa. L'insieme di punti o corpi che sono in qualche modo interconnessi, è chiamato sistema. Le forze di influenza reciproca tra questi corpi sono chiamate interne e le forze che influenzano questo sistema sono esterne.

La forza risultante in un particolare sistemaè chiamata la forza equivalente al ridotto sistema di forze. Incluso in questo sistema sono chiamate forze costituenti. La forza di equilibratura è uguale in grandezza al risultante, ma è diretta nella direzione opposta.

In statica al momento di decidere se cambiare il sistemale forze che influenzano un corpo solido o l'equilibrio delle forze usano le proprietà geometriche dei vettori di forza. Da questo, la definizione di statica geometrica diventa chiara. Le statiche analitiche basate sul principio degli spostamenti ammissibili saranno descritte in dinamica.

Concetti di base e assiomi di statica

Condizioni del corpo in equilibrioderivati ​​da diverse leggi fondamentali, usati senza prove addizionali, ma che hanno conferma sotto forma di esperimenti, sono detti assiomi di statica.

• Axiom I è la prima legge di Newton(assioma di inerzia). Ogni corpo rimane in uno stato di riposo o movimento rettilineo uniforme fino al momento in cui le forze esterne agiscono su questo corpo, rimuovendolo da questo stato. Questa capacità del corpo è chiamata inerzia. Questa è una delle proprietà di base della materia.
• Assioma II - Terza legge di Newton (Assiomainterazione). Quando un corpo agisce sull'altro con una certa forza, allora il secondo corpo insieme al primo agirà su di esso con una certa forza, che è uguale in grandezza, opposta in direzione.
• Axiom III è una condizione per l'equilibrio di due forze. Per ottenere un equilibrio di un corpo libero, che è sotto l'influenza di due forze, è sufficiente che queste forze siano uguali nel loro modulo e opposte nella direzione. È anche collegato al punto seguente ed è incluso nei concetti di base e assiomi della statica, l'equilibrio di un sistema di forze discendenti.
• Assioma IV. L'equilibrio non sarà disturbato se un sistema equilibrato di forze viene applicato o rimosso a un corpo solido.
• Axiom V è un assioma di parallelogrammi delle forze. La risultante delle due forze che si intersecano viene applicata nel punto della loro intersezione ed è rappresentata dalla diagonale di un parallelogramma costruito su queste forze.

Connessioni e loro reazioni

Nella meccanica teorica del punto materiale,Il sistema e il solido possono avere due definizioni: libera e non libera. Le differenze tra queste parole sono che se le restrizioni pre-specificate non sono imposte al movimento di un punto, corpo o sistema, allora questi oggetti saranno per definizione liberi. Nella situazione inversa, gli oggetti sono chiamati non liberi.

Circostanze fisiche che portano arestrizione della libertà degli oggetti materiali citati, sono chiamati come comunicazioni. Nella statica, ci possono essere connessioni più semplici fatte da diversi corpi rigidi o flessibili. La forza di un collegamento a un punto, un sistema o un corpo è chiamata reazione di collegamento.

Tipi di legami e loro reazioni

Nella vita ordinaria, la comunicazione può essere rappresentatafili, pizzi, catene o corde. In meccanica, legami senza peso, flessibili e inestensibili prendono questa definizione. Le reazioni, rispettivamente, possono essere dirette lungo il filo, corda. In questo caso ci sono connessioni, le cui linee d'azione non possono essere determinate immediatamente. Come esempio dei concetti di base e degli assiomi della statica Puoi portare una cerniera cilindrica fissa.

Consiste di un cilindrico stazionarioun bullone sul quale è montata una bussola con un foro cilindrico, il cui diametro non supera la dimensione del bullone. Quando il corpo è attaccato alla manica, il primo può ruotare solo lungo l'asse della cerniera. In una cerniera ideale (a condizione che l'attrito della superficie del manicotto e il bullone siano trascurati), una barriera sembra spostare il manicotto in una direzione perpendicolare alla superficie del bullone e del manicotto. A questo proposito, la reazione nella cerniera ideale ha una direzione lungo la normale - il raggio del bullone. Sotto l'influenza delle forze che agiscono, la manica è in grado di premere contro il bullone in un punto arbitrario. A questo proposito, la direzione della reazione in una cerniera cilindrica fissa non può essere determinata in anticipo. Questa reazione può essere nota solo per la sua posizione in un piano perpendicolare all'asse della cerniera.

Durante la risoluzione dei problemi, la reazione di cerniera saràimposta mediante metodo analitico per decomposizione del vettore. I concetti di base e gli assiomi della statistica includono questo metodo. I valori delle proiezioni della reazione sono calcolati dalle equazioni di equilibrio. Lo stesso è fatto in altre situazioni, compresa l'impossibilità di determinare la direzione della reazione di comunicazione.

Sistema di forze convergenti

Le principali definizioni possono includeresistema di forze che convergono. Il cosiddetto sistema di forze convergenti sarà chiamato sistema, le linee d'azione in cui si intersecano in un singolo punto. Questo sistema porta a un risultato o in equilibrio. Questo sistema è anche preso in considerazione negli assiomi precedentemente citati, poiché è collegato alla conservazione del bilancio corporeo, a cui si fa riferimento in più posizioni contemporaneamente. Quest'ultima indica entrambe le ragioni necessarie per creare l'equilibrio e i fattori che non causeranno un cambiamento in questo stato. Il risultante del sistema di forze convergenti è uguale alla somma vettoriale delle forze nominate.

Equilibrio del sistema

Nei concetti di base e assiomi del sistema staticole forze convergenti sono incluse anche quando si studia. Affinché il sistema sia in equilibrio, il valore zero della forza risultante diventa la condizione meccanica. Poiché la somma delle forze del vettore è zero, il poligono è considerato chiuso.

Analiticamente, la condizione di equilibrio del sistemaconsisterà in quanto segue: un sistema spaziale di forze convergenti in equilibrio avrà una somma algebrica di proiezioni di forza su ciascuno degli assi coordinati uguale a zero. Poiché in questa situazione l'equilibrio risultante sarà zero, anche le proiezioni sugli assi delle coordinate saranno uguali a zero.

Momento di forza

Questa definizione si riferisce al vettoreprodotto del punto di applicazione delle forze. Il vettore del momento di forza è diretto perpendicolare al piano in cui si trovano la forza e il punto, nella direzione da cui si verifica la rotazione dall'azione della forza in senso antiorario.

Coppia di forze

Questa definizione si riferisce a un sistema costituito da una coppia di forze parallele, di uguali dimensioni, dirette in direzioni opposte e applicate al corpo.

Il momento di un paio di forze può essere considerato positivo,se le forze della coppia sono dirette in senso antiorario nel sistema di coordinate a destra e negative - sono dirette in senso orario nel sistema di coordinate sinistro. Quando ci si sposta dal sistema di coordinate destro verso sinistra, l'orientamento delle forze cambia al contrario. Il valore minimo della distanza tra le linee di azione delle forze è chiamato la spalla. Da ciò segue che il momento della coppia di forze è un vettore libero, modulo il valore di M = Fh e avente una direzione perpendicolare al piano d'azione, che dalla cima di questo vettore di forza erano orientate positivamente.

Equilibrio in sistemi arbitrari di forze

La condizione di equilibrio richiesta per un sistema spaziale arbitrario di forze applicate a un corpo solido è la scomparsa del vettore principale e del momento relativo a qualsiasi punto nello spazio.

Da ciò segue che per raggiungere l'equilibrioforze parallele situate in un piano, è necessario e sufficiente che la somma risultante delle proiezioni di forze sull'asse parallelo e la somma algebrica di tutte le componenti dei momenti forniti dalle forze relative al punto casuale sia zero.

Centro di gravità del corpo

Secondo la legge del mondo, per ciascunouna particella situata vicino alla superficie della Terra è influenzata da forze gravitazionali, chiamate forze di gravità. Con piccole dimensioni del corpo in tutte le applicazioni tecniche, la gravità delle singole particelle del corpo può essere considerata un sistema di forze praticamente parallele. Se tutte le forze gravitazionali delle particelle sono considerate parallele, la loro risultante sarà numericamente uguale alla somma dei pesi di tutte le particelle, cioè il peso del corpo.

Oggetto della cinematica

La cinematica fa riferimento a una sezione dal punto di vista teoricomeccanica, che studia il movimento meccanico di un punto, un sistema di punti e un corpo solido indipendentemente dalle forze che li riguardano. Newton, procedendo dalla posizione materialistica, considerava la natura dello spazio e del tempo come obiettivi. Newton usava la definizione di spazio e tempo assoluti, ma li separava dalla materia in movimento, quindi può essere definito un metafisico. Il materialismo dialettico considera lo spazio e il tempo come forme oggettive dell'esistenza della materia. Spazio e tempo senza materia non possono esistere. Nella meccanica teorica, si dice che uno spazio che include corpi in movimento è chiamato spazio euclideo tridimensionale.

Rispetto alla meccanica teorica, la teoriaLa relatività si basa su altre idee su spazio e tempo. Ha aiutato l'emergere di una nuova geometria, creata da Lobachevsky. A differenza di Newton, Lobachevsky non separa spazio e tempo dalla visione, considerando quest'ultimo come un cambiamento nella posizione di alcuni corpi rispetto agli altri. Nel suo lavoro, ha indicato che in natura solo il movimento è conosciuto dall'uomo, senza il quale la rappresentazione sensoriale diventa impossibile. Da ciò ne consegue che tutti gli altri concetti, ad esempio geometrici, sono creati artificialmente dalla mente.

Da questo si vede che lo spazio è consideratocome manifestazione della connessione tra i corpi in movimento. Quasi un secolo prima dell'emergere della teoria della relatività, Lobachevsky ha sottolineato che la geometria euclidea è collegata a sistemi astratti geometricamente, mentre nel mondo fisico le relazioni spaziali sono determinate dalla geometria fisica, che differisce da Euclidee, in cui le proprietà del tempo e dello spazio sono combinate con le proprietà della materia che si muove nello spazio e tempo.

Non fa male notare che gli scienziati avanzati diNel campo della meccanica, la Russia aderì consapevolmente alle corrette posizioni materialiste nell'interpretazione di tutte le principali definizioni della meccanica teorica, in particolare tempo e spazio. Allo stesso tempo, l'opinione su spazio e tempo nella teoria della relatività è simile alle idee sullo spazio e sul tempo dei sostenitori marxisti, che furono create prima della comparsa di opere sulla teoria della relatività.

Quando si lavora con la meccanica teorica durantelo spazio di misurazione per l'unità principale è misurato, e per il tempo - secondo. Il tempo è lo stesso in ogni frame di riferimento ed è indipendente dall'interleaving di questi sistemi l'uno rispetto all'altro. Il tempo è indicato da un simbolo e viene trattato come un valore mutabile continuo usato come argomento. Durante la misurazione del tempo, vengono applicate le definizioni dell'intervallo di tempo, il momento del tempo, il tempo iniziale, che è incluso nei concetti di base e gli assiomi della statica.

Meccanica tecnica

Nell'applicazione pratica, i concetti di base eassiomi di statica e meccanica tecnica sono interconnessi. Nella meccanica tecnica, studiamo sia il processo meccanico del movimento stesso che la possibilità di usarlo per scopi pratici. Ad esempio, quando si creano strutture tecniche e costruttive e le si prova per forza, il che richiede di conoscere brevemente i concetti di base e gli assiomi della statica. Inoltre, un tale breve studio è adatto solo agli amatori. Nelle istituzioni educative specializzate, questo argomento è di notevole importanza, ad esempio nel caso del sistema di forze, concetti di base e assiomi della statica.

Anche nella meccanica tecnica si applicanosopra assiomi. Ad esempio, assioma 1, i concetti di base e gli assiomi della statica sono associati a questa sezione. Mentre si è nel primo assioma, viene spiegato il principio del mantenimento dell'equilibrio. Nella meccanica tecnica, un ruolo importante è dato non solo alla creazione di dispositivi, ma anche a strutture sostenibili, durante la cui costruzione la stabilità e la forza sono i criteri principali. Tuttavia, sarà impossibile creare qualcosa di simile senza conoscere gli assiomi di base.

Note generali

Alle forme più semplici di solidi mobilirelazionare il movimento traslazionale e rotatorio del corpo. Nella cinematica dei solidi con diversi tipi di movimenti, vengono prese in considerazione le caratteristiche cinematiche del movimento dei suoi diversi punti. Il movimento rotatorio del corpo attorno a un punto fisso è chiamato un tale movimento in cui una linea retta che passa attraverso una coppia di punti arbitrari durante il movimento del corpo rimane a riposo. Questa linea retta è chiamata asse di rotazione dei corpi.

Il testo sopra riassume i concetti di base.e assiomi di statica. Allo stesso tempo, c'è una grande quantità di informazioni di terze parti, con l'aiuto di cui si può imparare di più su statico. Non dimenticare i dati di base, nella maggior parte degli esempi, i concetti di base e gli assiomi della statistica sono assolutamente solidi, poiché si tratta di un certo standard per un oggetto che potrebbe non essere raggiungibile in condizioni normali.

Quindi è necessario ricordare gli assiomi. Ad esempio, i concetti di base e gli assiomi della statica, le relazioni e le loro reazioni sono tra questi. Nonostante il fatto che molti assiomi spieghino solo il principio del mantenimento dell'equilibrio o del movimento uniforme, ciò non annulla il loro significato. A partire dal corso scolastico, questi assiomi e regole sono studiati, poiché sono tutti noti le leggi di Newton. La necessità di menzionarli è legata all'applicazione pratica delle informazioni provenienti dalla statica e dalla meccanica in generale. Un esempio è la meccanica tecnica, in cui, oltre a creare meccanismi, è necessario comprendere il principio della progettazione di strutture sostenibili. Grazie a tali informazioni, è possibile costruire correttamente strutture ordinarie.