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Gleichgewichts- und Freikörper-Diagramme

Überblick

Quelle: Ketron Mitchell-Wynne, PhD, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

Gleichgewicht ist ein Sonderfall in der Mechanik, die im Alltag sehr wichtig ist. Es tritt auf, wenn die Nettokraft und das net Drehmoment auf ein Objekt oder System beide Null sind. Dies bedeutet, dass die lineare und kantigen Beschleunigungen Null sind. So ist das Objekt in Ruhe, oder die Mitte der Masse bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit. Das bedeutet jedoch nicht, dass keine Kräfte auf die Objekte innerhalb des Systems handelt. In der Tat gibt es sehr wenige Szenarien auf der Erde, in dem keine Kräfte auf ein angegebenes Objekt tätig sind. Wenn eine Person über eine Brücke geht, sie ausüben, eine nach unten gerichtete Kraft auf der Brücke proportional zu ihrer Masse, und die Brücke übt eine gleiche und gegenüber Kraft nach oben auf die Person. In einigen Fällen die Brücke kann als Reaktion auf die nach unten gerichtete Kraft der Person biegen, und in extremen Fällen, wenn die Kräfte groß genug sind, die Brücke ernst verformt werden kann oder kann sogar brechen. Die Studie von diesem Biegen von Objekten im Gleichgewicht heißt Elastizität und wird äußerst wichtig, wenn Ingenieure entwerfen Gebäude und Strukturen, die wir täglich nutzen.

Verfahren

1. beobachten Sie Gleichgewicht in einem statischen System und stellen Sie sicher, dass die Summe der Kräfte und Drehmomente gleich Null ist. Bestätigen Sie die Feder konstanten k im System verwendet.

  1. Erhalten einen Meter Stock, zwei Frühling Skalen mit bekannten Federkonstanten, steht zwei Federn aus zwei Gewichte der verschiedenen Massen und einen Mechanismus, um die Gewichte aus dem m-Stick auszusetzen auszusetzen.
  2. Befestigen Sie die zwei Stände auf den Tisch, 1 m voneinander entfernt.

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Ergebnisse

Die repräsentativen Ergebnisse für das Experiment finden Sie in Tabelle 1. Die Kraft, die auf die beiden Federn durch die hängende Masse sind gekennzeichnet durch ihre Standorte: links und rechts, durch Indizes bezeichnet, L und R. Da gibt es zwei unbekannte in diesem Experiment, FLund FR, müssen zwei Gleichungen für sie zu lösen. So dienen die...

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Anwendung und Zusammenfassung

Alle Brücken sind unter gewisses Maß an Stress, von ihrem eigenen Gewicht und das Gewicht der Lasten bewegt über. Hängebrücken, wie die Golden Gate, sind ein komplexes System von Objekten unter sehr starker Kräfte und im Gleichgewicht. Die Kabel, die die Brücke halten sind elastisch, und ihre Elastizität galt als der Statiker die Brücke entworfen. In ähnlicher Weise haben Wolkenkratzer ein komplexes System von Stahlträgern unter gewaltigen Kräfte, die insgesamt ein starres System im statischen Gleichgewicht b...

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Tags
EquilibriumFree body DiagramsClassical MechanicsForcesBalanced ForcesNet ForceTranslational EquilibriumRotational EquilibriumNet TorqueStatic EquilibriumDynamic EquilibriumLinear AccelerationAngular AccelerationIndividual ForcesTorquesConceptualize Forces And TorquesMultiple ComponentsVarious ForcesLoaded SpringGravitational WeightFreely Rotating Beam

pringen zu...

0:02

Overview

1:18

Principles of Equilibrium and Free-body Diagrams

5:01

Determining Forces and Torques in Equilibrium

6:30

Data Analysis and Results

7:38

Applications

8:40

Summary

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