JoVE Logo

Sign In

평형 및 자유 물체 다이어그램

Overview

출처: 케트론 미첼 윈, 박사, 아산타 쿠레이, 박사, 물리학 및 천문학, 물리 과학 학교, 캘리포니아 대학, 어바인, 캘리포니아

평형은 일상 생활에서 매우 중요한 역학의 특별한 경우입니다. 개체 또는 시스템의 순 힘 및 그물 토크가 모두 0일 때 발생합니다. 즉, 선형 및 각도 가속모두 0입니다. 따라서, 개체는 쉬거나 질량의 중심이 일정한 속도로 이동한다. 그러나 시스템 내의 오브젝트에 대한 어떤 힘이 작용하지 않는다는 것을 의미하지는 않습니다. 사실, 지구상에는 어떤 세력도 주어진 물체에 따라 행동하지 않는 시나리오는 거의 없습니다. 사람이 다리를 가로 질러 걷는 경우, 그들은 질량에 비례하는 다리에 하향 힘을 발휘하고, 다리는 사람에 동등하고 반대 상승 힘을 발휘한다. 경우에 따라, 다리는 사람의 하향 힘에 대응하여 구부러질 수 있으며, 극단적 인 경우 힘이 충분히 크면 다리가 심각하게 변형되거나 심지어 골절 될 수 있습니다. 평형에서 물체의 이 굴곡에 대한 연구는 탄력이라고 하며 엔지니어가 매일 사용하는 건물과 구조물을 설계할 때 매우 중요합니다.

Procedure

1. 정적 시스템에서 평형을 관찰하고 힘과 토크의 합이 0인지 확인합니다. 시스템에 사용되는 스프링 상수 k를 확인합니다.

  1. 미터 스틱, 알려진 스프링 상수가있는 두 개의 스프링 스케일, 스프링을 일시 중단하는 두 개의 스탠드, 다른 질량의 두 가지 가중치 및 미터 스틱에서 무게를 중단하는 메커니즘을 가져옵니다.
  2. 두 스탠드를 테이블에 고정하고 1m 떨어져 있습니다.
  3. Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Results

실험의 대표적인 결과는 표 1에서찾을 수 있다. 매달려 있는 질량에 의해 두 스프링에 가해지는 힘은 그들의 위치에 의해 표시됩니다: 왼쪽과 오른쪽, 하위 스크립트 L과 R에 의해 표시. 이 실험에는 FL과 F R에두 개의 미지수가 있기 때문에 이를 해결하기 위해 두 가지 ...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

모든 교량은 자신의 무게와 가로이동하는 하중의 무게 모두에서 약간의 스트레스를 받고 있습니다. 골든 게이트와 같은 현수막 교량은 매우 무거운 힘과 평형의 복잡한 물체 시스템입니다. 다리를 위로 고정하는 케이블은 탄성이며 구조 엔지니어가 다리를 설계할 때 탄력성을 고려했습니다. 마찬가지로, 고층 빌딩은 엄청난 힘 아래 강철 빔의 복잡한 시스템을 가지고, 이는 모두 모두 정적 평형?...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

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

Skip to...

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

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved