대학 물리학:오픈 팩스

요약

  • 평형의 첫 번째 조건을 명시하십시오.
  • 정적 평형을 설명한다.
  • 동적 평형을 설명한다.

평형을 달성하는 데 필요한 첫 번째 조건은 이미 언급 한 것입니다:시스템의 순 외력은 0 이어야합니다. 방정식으로 표현,이 단순히

\}=0}

만약 순\굵은 기호{에프}이 0 이면 어떤 방향 으로든 순 외력은 0 입니다. 예를 들어,일반적인 순 외부 힘 엑스-과 와이-축은 0 입니다. 그림 1 과 그림 2 는 정적 평형(움직이지 않는)과 동적 평형(일정한 속도)모두에 대해 볼드 기호가 존재하는 상황을 보여줍니다.

이 그림에서 고정 된 남자가 땅에 서 있습니다. 그의 발은 멀리 떨어져 있습니다. 그의 손은 허리에 있습니다. 왼쪽은 순 에프 0 과 같습니다. 오른쪽에는 자유 몸체 다이어그램이 한 점과 두 개의 화살표로 표시됩니다.
그림 1. 이 움직이지 않는 사람은 정적 평형 상태에 있습니다. 그에게 작용하는 힘은 최대 0 을 더합니다. 이 경우 두 힘 모두 수직입니다.
움직이는 차가 보여집니다. 각 휠에 4 개의 법선 벡터가 표시됩니다. 뒷바퀴에는 적용된 것으로 표시된 오른쪽 화살표가 표시됩니다. 다른 화살표,로 표시 에프 과 왼쪽 포인트,자동차의 전면을 향해,또한 도시된다. 자동차의 상단에 녹색 벡터 등속력 벡터를 보여줍니다. 자유 본문 다이어그램은 점과 함께 오른쪽에 표시됩니다. 지점에서,자동차의 무게는 하향이다. 마찰력 벡터는 왼쪽을 향하고 적용된 힘 벡터는 오른쪽을 향합니다. 네 개의 법선 벡터가 점 위로 표시됩니다.
그림 2. 이 차는 일정한 속도로 움직이기 때문에 동적 평형 상태에 있습니다. 수평 및 수직 힘이 있지만 어떤 방향 으로든 순 외력은 0 입니다. 타이어와 도로 사이의 적용된 힘 팹은 공기 마찰에 의해 균형을 이루고,자동차의 무게는 여기에 네 개의 타이어에 대해 동일한 것으로 표시 정상 힘에 의해 지원됩니다.

그러나 시스템의 순 외력이 시스템이 평형을 이루기 위해서는 0 이 되는 것만으로는 충분하지 않다. 그림 3 과 그림 4 에 나와있는 두 가지 상황을 고려해 볼 때 얼음 위에 평평하게 놓인 아이스 하키 스틱에 힘이 가해집니다. 순 외력은 그림에 표시된 두 상황 모두에서 0 이지만 한 경우에는 평형이 달성되는 반면 다른 경우에는 그렇지 않습니다. 그림 3 에서 아이스 하키 스틱은 움직이지 않습니다. 그러나 그림 4 에서 동일한 힘이 다른 장소에 적용되면 스틱은 가속 회전을 경험합니다. 따라서 우리는 힘이 가해지는 지점이 평형 달성 여부를 결정하는 또 다른 요소라는 것을 알고 있습니다. 이것은 다음 섹션에서 더 탐구 될 것입니다.

하키 스틱이 표시됩니다. 스틱의 중간 지점에서 두 개의 붉은 색 힘 벡터는 오른쪽과 왼쪽에 다른 가리키는 표시됩니다. 두 힘의 작용선은 동일합니다. 그림의 상단은 순 힘으로 표시됩니다 에프 0 과 같습니다. 오른쪽 아래 자유 몸체 다이어그램에 두 개의 수평 벡터가있는 점이 표시됩니다.
그림 3. 아이스 하 키 스틱 그것에 적용 하는 두 개의 동일 하 고 반대 수평 힘을 가진 얼음에 평평하게 누워. 마찰은 무시할 수 있으며 중력은 얼음의 지지력(정상적인 힘)에 의해 균형을 이룹니다. 따라서 순 에프=0. 평형이 달성되며,이 경우 정적 평형입니다.
하키 스틱이 표시됩니다. 하키 스틱에 작용하는 두 개의 힘 벡터가 표시되며,하나는 오른쪽을 가리키고 다른 하나는 왼쪽을 가리 킵니다. 두 힘의 작용선은 다르다. 각 벡터는 다음과 같이 표시됩니다. 스틱의 상단과 하단에 회전의 시계 방향을 보여주는 두 개의 원형 화살표가 있습니다. 오른쪽 아래 자유 몸체 다이어그램에 두 개의 수평 벡터가있는 점이 표시됩니다.
그림 4. 동일한 힘이 다른 지점에서 적용되고 스틱이 회전합니다. 여기서 순 에프=0 그러나 시스템은 평형에 있지 않습니다. 따라서 순 에프=0 은 평형을 달성하기 위해 필요하지만 충분하지 않은 조건입니다.

토크

토크로 인해 물체가 어떻게 회전하는지 조사합니다. 각가속도,관성 모멘트,각운동량 및 토크 간의 관계를 알아보십시오.

이미지
그림 5. 토크
  • 정적은 평형 상태의 힘에 대한 연구입니다.
  • 평형을 이루려면 두 가지 조건이 충족되어야 하며,이는 선형 또는 회전 가속도가 없는 운동으로 정의된다.
  • 평형을 이루기 위해 필요한 첫 번째 조건은 시스템의 순 외력이 0 이어야한다는 것입니다.

개념적 질문

1: 동적 평형 상태에있는 움직이는 몸의 속도에 대해 무엇을 말할 수 있습니까? 신체의 모든 외부 힘을 나타 내기 위해 명확하게 표시된 화살표를 사용하여 그러한 신체의 스케치를 그립니다.

2: 어떤 조건에서 회전하는 몸이 평형 상태에있을 수 있습니까? 예를 들어 보자.

용어

정적 평형 시스템에 작용하는 순 외력과 토크가 0 인 평형 상태 동적 평형 일정한 속도로 움직이는 시스템의 순 외력과 토크가 0 인 평형 상태

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