ANO ANG DYNAMIC NA BALANSE? (KASAMA ANG HALIMBAWA) - PISIKAL - 2025

Ang pabagu-bago ng balanse ay ang estado kung saan ang isang gumagalaw na bagay na kinakatawan ng perpektong bilang isang maliit na butil kapag ang paggalaw nito ay rectilinear uniform na kasinungalingan. Ang kababalaghan na ito ay nangyayari kapag ang kabuuan ng mga panlabas na puwersa na kumikilos dito ay nakansela.

Kadalasan ay pinaniniwalaan na kung walang net o nagreresultang puwersa sa isang bagay, ang pahinga ay ang tanging posibleng kinahinatnan. O kaya rin para sa isang katawan na maging balanse ay dapat na walang puwersa na kumikilos.

Larawan 1. Ang pusa na ito ay gumagalaw sa dynamic na balanse kung gumagalaw ito nang may palaging bilis. Pinagmulan: Pixabay.

Sa katotohanan, ang balanse ay ang kawalan ng pagbilis, at samakatuwid ang palaging bilis ay perpektong posible. Ang pusa sa figure ay maaaring lumipat nang walang pagbilis.

Ang isang bagay na may pare-parehong pabilog na paggalaw ay wala sa dynamic na balanse. Bagaman ang bilis nito ay pare-pareho, mayroong isang pagpabilis na nakadirekta patungo sa gitna ng circumference na pinapanatili ito sa landas. Ang pagpabilis na ito ay responsable para sa pagbabago ng naaangkop na vector na naaangkop.

Ang null velocity ay isang partikular na sitwasyon ng balanse ng isang maliit na butil, na katumbas sa pagpapatunay na ang bagay ay nasa pahinga.

Tulad ng para sa pagsasaalang-alang ng mga bagay bilang mga partikulo, ito ay isang napaka-kapaki-pakinabang na ideyalidad kapag naglalarawan ng kanilang pandaigdigang paggalaw. Sa katotohanan, ang mga gumagalaw na bagay na nakapaligid sa amin ay binubuo ng isang malaking bilang ng mga partikulo na ang indibidwal na pag-aaral ay magiging masalimuot.

Ang prinsipyo ng superposition

Ang prinsipyong ito ay nagbibigay-daan sa pagpapalit ng pagkilos ng maraming puwersa sa isang bagay sa pamamagitan ng isang katumbas na tinatawag na lakas ng prutas na FR o net lakas na FN, na sa kasong ito ay walang bisa:

F1 + F2 + F3 +…. = FR = 0

Kung saan ang pwersa F1, F2, F3…., Fi ay ang magkakaibang puwersa na kumikilos sa katawan. Ang notasyon ng pagtatapos ay isang compact na paraan ng pagpapahayag nito:

Hangga't ang isang hindi balanseng puwersa ay hindi makagambala, ang bagay ay maaaring panatilihin ang paglipat nang walang hanggan sa patuloy na bilis, dahil ang isang puwersa lamang ang maaaring baguhin ang panorama na ito.

Sa mga tuntunin ng mga sangkap ng lakas na nagreresulta, ang kondisyon ng pabagu-bago ng balanse ng isang maliit na butil ay ipinahayag tulad ng sumusunod: Fx = 0; Fy = 0; Fz = 0.

Mga kondisyon ng pag-ikot at balanse

Para sa modelo ng butil, ang kondisyon na FR = 0 ay sapat na garantiya ng balanse. Gayunpaman, kapag isinasaalang-alang ang mga sukat ng mobile sa ilalim ng pag-aaral, may posibilidad na ang bagay ay maaaring paikutin.

Ang pag-ikot ng paggalaw ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng isang pabilis, samakatuwid ang mga umiikot na katawan ay wala sa dynamic na balanse. Ang pag-ikot ng isang katawan ay hindi lamang nangangailangan ng pakikilahok ng isang puwersa, ngunit kinakailangan upang ilapat ito sa naaangkop na lugar.

Upang suriin ito, ang isang manipis na baras sa haba ay maaaring mailagay sa ibabaw ng walang friction, tulad ng isang nagyelo na ibabaw o isang mataas na makintab na salamin o salamin. Ang normal na balanse ay ang timbang nang patayo, at sa pamamagitan ng paglalapat ng dalawang puwersa F1 at F2 ng parehong magnitude nang pahalang, ayon sa diagram sa sumusunod na figure, kung ano ang mangyayari ay napatunayan:

Larawan 2. Ang isang baras sa isang ibabaw ng friction-free ay maaaring o hindi sa balanse, depende sa kung paano inilalapat ang mga puwersa 1 at 2 Pinagmulan: sariling pagpapaliwanag.

Kung ang F1 at F2 ay inilalapat tulad ng ipinakita sa kaliwa, na may isang karaniwang linya ng pagkilos, ang baras ay mananatili sa pahinga. Ngunit kung ang F1 at F2 ay inilalapat tulad ng ipinakita sa kanan, na may iba't ibang mga linya ng pagkilos, kahit na kahanay, nangyayari ang isang pag-ikot sa orasan, sa paligid ng axis na dumadaan sa gitna.

Sa kasong ito, ang F1 at F2 ay bumubuo ng isang puwersa o simpleng mag-asawa.

Torque o sandali ng isang puwersa

Ang epekto ng metalikang kuwintas ay upang makabuo ng isang pag-ikot sa isang pinahabang bagay tulad ng baras sa halimbawa. Ang sisingilin na vector magnitude ay tinatawag na metalikang kuwintas o sandali din ng isang puwersa. Ito ay tinukoy bilang τ at kinakalkula ng:

τ = rx F

Sa expression na ito ang F ang inilapat na puwersa at r ay ang vector na nanggagaling sa axis ng pag-ikot hanggang sa punto ng aplikasyon ng puwersa (tingnan ang figure 2). Ang direksyon ng τ ay palaging patayo sa eroplano kung saan ang F at r lie at ang mga unit nito sa international system ay Nm

Halimbawa, ang direksyon ng mga sandali na ginawa ng F1 at F2 ay patungo sa papel, ayon sa mga patakaran ng produkto ng vector.

Bagaman ang mga puwersa ay nagkansela sa bawat isa, ang kanilang mga torque ay hindi. At ang resulta ay ang ipinakita na pag-ikot.

Ang mga kondisyon ng balanse para sa isang pinalawig na bagay

Mayroong dalawang mga kondisyon na dapat matugunan upang masiguro ang balanse ng isang pinahabang bagay:

May isang kahon o puno ng kahoy na may timbang na 16 kg-f, na bumabagsak sa isang hilig na eroplano na may palaging bilis. Ang anggulo ng pagkahilig ng kalso ay θ = 36º. Sagot:

a) Ano ang kalakhan ng pabrika ng pabrika ng alitan na kinakailangan para sa puno ng kahoy na slide na may pare-pareho ang bilis?

b) Magkano ang koepisyent ng kinetic friction?

c) Kung ang taas h ng hilig na eroplano ay 3 metro, hanapin ang bilis ng paglusong ng puno ng kahoy na alam na umaabot ng 4 na segundo upang maabot ang lupa.

Solusyon

Ang trunk ay maaaring tratuhin na parang isang maliit na butil. Samakatuwid, ang mga puwersa ay ilalapat sa isang puntong matatagpuan sa halos gitna nito, kung saan ang lahat ng masa nito ay maaaring ipalagay na puro. Sa puntong ito ay susubaybayan ito.

Larawan 3. Libreng diagram ng katawan para sa trunk sliding downhill at pagbaba ng timbang (kanan). Pinagmulan: ginawa ng sarili.

Ang bigat W ay ang tanging puwersa na hindi bumagsak sa isa sa mga axes ng coordinate at dapat mabulok sa dalawang bahagi: Wx at Wy. Ang agnas na ito ay ipinapakita sa scheme (figure 3).

Maginhawa din upang mailipat ang bigat sa mga yunit ng pandaigdigang sistema, kung saan sapat na itong dumami ng 9.8:

Wy = W. kosθ = 16 x 9.8 x kos 36º N = 126.9 N

Wx = W. sinθ = 16 x 9.8 x kasalanan 36º = 92.2 N

Talata a

Kasama ang pahalang na axis ay ang pahalang na bahagi ng timbang na Wx at ang pabago-bago o kinetic friction force fk, na sumasalungat sa paggalaw.

Sa pamamagitan ng pagpili ng positibong direksyon sa direksyon ng paggalaw, madaling makita na ang Wx ay responsable para sa block na bumaba. At dahil ang alitan ay salungat, sa halip na ang pag-slide ng mabilis, ang bloke ay may posibilidad na dumudulas na may pare-pareho ang bilis ng pagbaba.

Ang unang kondisyon ng balanse ay sapat, dahil tinatrato namin ang puno ng kahoy bilang isang maliit na butil, na kung saan ay tiniyak sa pahayag na ito ay nasa dinamikong balanse:

Wx - fk = 0 (walang pagbilis sa pahalang na direksyon)

fk = 92.2 N

Seksyon b

Ang lakas ng pabagu-bago ng pagkikiskisan ay pare-pareho at ibinibigay ng fk = μk N. Nangangahulugan ito na ang puwersa ng pabagu-bago na pagkiskis ay proporsyonal sa normal at ang kalakhan ng ito ay kinakailangan upang malaman ang koepisyent ng alitan.

Pagmamasid sa diagram ng libreng katawan, makikita natin na sa vertical axis mayroon kaming normal na puwersa N, na inilalapat ang kalso sa puno ng kahoy at itinuturo paitaas. Siya ay balanse sa patayong bahagi ng bigat na Wy. Ang pagpili bilang isang positibong kahulugan at paggamit ng pangalawang batas ng Newton at ang resulta ng balanse ng balanse:

N - Wy = 0 (walang paggalaw kasama ang vertical axis)

Kaya:

N = Wy = 126.9 N

fk = μk N

μk = fk / N = 92.2 /126.9= 0.73

Seksyon c

Ang kabuuang distansya na naglakbay sa pamamagitan ng puno ng kahoy mula sa tuktok ng kalso sa lupa ay matatagpuan sa pamamagitan ng trigonometrya:

d = h / kasalanan 36º = 3 / kasalanan 36º m = 5.1 m.

Upang makalkula ang bilis, ginagamit ang kahulugan para sa magkatulad na paggalaw ng rectilinear:

v = d / t = 5.1 m / 4 s = 1.3 m / s

Mga Sanggunian

1. Rex, A. 2011. Mga Batayan ng Pisika. Pearson. 76 - 90.
2. Serway, R., Jewett, J. (2008). Physics para sa Science at Engineering. Dami 1. ika-7. Ed Cengage Learning. 120-124.
3. Serway, R., Vulle, C. 2011. Mga Batayang Pangkatangay ng Pisika. Ika-9 Ed. Cengage Learning. 99-112.
4. Tippens, P. 2011. Pisika: Konsepto at Aplikasyon. Ika-7 Edition. MacGraw Hill. 71 - 87.
5. Walker, J. 2010. Physics. Addison Wesley. 148-164.