Весь мир состоит из движения каких-либо тел, в том числе и людей. Оно подчиняется различным законам физики, изучающей его закономерности. Наука, изучающая движения тела, называется механикой. В свою очередь, она делится на разделы, одним из которых является статика. Большей частью она направлена на выявление закономерности равновесного состояния тел.
Что такое статика
Стоит рассмотреть это понятие подробнее. Статика – раздел механики, где изучается равновесное состояние тел, то есть выбирается такая система отсчета, относительно которой исследуемый объект не совершает движение независимо от агрегатного состояния: твердого, жидкого, газообразного.
Одна из главных ее задач – умение заменять отброшенные связи силами реакции, которые по модулю и направлению зависят от:
- приложенных активных сил;
- вида связи;
- характеристик движения.
Виды равновесия
Существуют следующие типы состояний, при котором тело не совершает движения:
- Устойчивое: если тело отклоняется от положения равновесия, то возникает сила, которая возвращает его в исходное состояние покоя.
- Безразличное: тело пребывает в равновесии при незначительном отклонении.
- Неустойчивое: при выходе тела из равновесного состояния возникают силы, которые пытаются усилить это отклонение.
Если объект не находится в покое, то его потенциальная энергия увеличивается. Существует небольшая теория статики. В ней говорится, что все тела стремятся к минимальному значению потенциальной энергии, образуя потенциальную яму.
Аксиомы и теории
Чтобы понять, что такое статика, нужно как минимум разобраться в ее теоретической части.
- Аксиома о равновесном состоянии системы двух сил: для поддержания равновесного состояния системы пары сил, действующих на точку, необходимо и достаточно, чтобы они были одинаковы по величине и действовали по аналогичной прямой линии, которая должна проходить через их точки приложения в разных направлениях. Аксиома применима и для сил, накладываемых на одну точку тела.
- Аксиома об отбрасывании или добавлении системы сил, приблизительно равной нулю: если на тело действует система сил, то к ней можно добавить (или отбросить от нее) такую же систему, эквивалентную нулю; новая система сил подобна исходной.
- Аксиома параллелограмма сил: силы, прикладываемые к одной точке твердого тела (или материальной точке), допустимо заменить одной равнодействующей, такой же длины, как величина и направление диагонали параллелограмма, построенного на первоначально заданных силах.
- Аксиома о равенстве сил действия и противодействия: силы взаимодействия двух материальных точек одинаковы по модулю, различны по направлению и действуют по одной прямой, проходящей через взаимодействующие точки. Такие силы могут быть приложены к различным контактирующим точкам одного или разных тел.
- Аксиома связей: любую связь можно опустить и заменить системой сил, одной силой или реакцией связи.
- Аксиома затвердевания: если тело, над которым совершается деформация, пребывает в равновесии, то это состояние не нарушается от наложения на точки дополнительных связей, в том числе и превращение исходного тела в абсолютно твердое.
Примеры статики
Что она изучает? Этот раздел механики изучает твердые тела и материальные точки, которые находятся в равновесии. Также - законы, позволяющие им сохранять состояние покоя. То есть примерами статики могут служить абсолютно твердые тела и точки, над которыми совершаются те или иные действия и прикладываются определенные силы.
Пара сил
Что такое статика? Она не существует без взаимодействия сил с телом. Пара сил – это система двух сил, которые одинаковы по модулю и направлены в разные стороны.
Плечо (обозначается как d) – минимальное расстояние между линиями действия исходных сил.
Правило знаков: при стремлении пары сил двигать тело против часовой стрелки, знак момента - положительный. Приложенную к твердому телу пару сил можно охарактеризовать следующим образом:
- плоскостью действия;
- моментом;
- направлением вращения.
Их векторный момент – вектор, численно равный произведению силы пар на их плечо и направленный перпендикулярно действия сил так, чтобы можно было видеть стремление пары двигать тело в обратную относительно часовой стрелки сторону.
Физика - очень интересная и полезная наука, знание основ которой обязательно пригодится в жизни. В данной статье рассмотрено, что такое статика, а также основные теоремы и аксиомы, связанные с этим понятием.
