Základní pojmy a axiomy statiky: spojení a jejich reakce

V procesu studia statiky, která je jednou ze základních součástí mechaniky, je základní úloha dána axiomům a základním pojmům. Současně existuje pouze pět základních axiomů. Některé z nich jsou známé z lekcí školní fyziky, neboť jsou to Newtonovy zákony.

Definice mechaniky

Nejprve je třeba zmínit, že statika je podsekce mechaniky. Druhá část by měla být podrobněji popsána, protože je přímo spojena se statickou elektrodou. Současně je mechanika obecnějším pojmem, který kombinuje dynamiku, kinematiku a statiku. Všechny tyto předměty byly studovány ve fyzikální škole a jsou známy všem. Dokonce i axiomy vstupující do studia statiky jsou založeny na známých školních letech zákony Newtona. Nicméně tam byly tři, zatímco základní axiomy statiky byly pět. Většina z nich se týká pravidel zachování rovnováhy a přímočarého jednotného pohybu určitého tělesného nebo hmotného bodu.

Mechanika je věda nejjednoduššího způsobu pohybu hmoty - mechanické. Nejjednodušší pohyby jsou považovány za akce, které jsou redukovatelné na pohyb prostoru a času fyzického objektu z jedné pozice do druhé.

Co se mechanika učí

V teoretické mechaniky jsou studovány obecné zákony pohybu bez ohledu na jednotlivé vlastnosti těla, s výjimkou vlastností rozšíření a gravitace (to znamená vlastnosti částic hmoty, které mají být navzájem přitahovány nebo mají určitou váhu).

Počet základních definic zahrnuje mechanickou sílu. Tento termín je pohyb, v mechanické podobě přenášené z jednoho těla do druhého během interakce. Podle mnoha poznatků bylo zjištěno, že síla je zvažována hodnota vektoru, který je charakterizován směrem a bodem použití.

Metoda konstrukce teoretické mechaniky je podobná geometrii: je také založena na definicích, axiomech a větách. V tomto případě, na jednoduché definice, připojení nekončí. Většina výkresů týkajících se zejména mechaniky obecně a statiky obsahuje geometrické pravidla a zákony.

Teoretická mechanika zahrnuje tři podsekce: statickou, kinematiku a dynamiku. V prvním jsou studovány metody pro přeměnu sil působící na objekt a absolutně tuhé těleso, stejně jako podmínky pro vznik rovnováhy. V kinematiku považujeme jednoduchý mechanický pohyb, který nezohledňuje působící síly. V dynamice se zkoumá pohyb bodu, jakéhokoli systému nebo pevného těla, s ohledem na působící síly.

Axiomy statiky

Nejprve je třeba zvážit základní pojmy, axiomy statiky, typy spojení a jejich reakce. Statica označuje stav rovnováhy se silami, které jsou připojeny k absolutně tuhému tělu. Jeho úkoly zahrnují dva hlavní body: 1 - základní pojmy a axiomy statiky zahrnují náhradu dalšího systému sil, které byly aplikovány na tělo jiným ekvivalentním systémem. 2 - uzavření obecných pravidel, podle nichž tělo pod vlivem aplikovaných sil zůstává v klidovém stavu nebo v procesu jednotného translačního přímočarého pohybu.

Objekty v takových systémech se obvykle nazývají materiálním bodem - tělem, jehož rozměry lze v nastavených podmínkách vynechat. Celkový počet bodů nebo těles, který je nějakým způsobem propojen, se nazývá systém. Síly vzájemného ovlivňování těchto těl jsou nazývány vnitřními a síly ovlivňující daný systém jsou vnější.

Rovná síla v jistém systému se nazývá síla ekvivalentní systému síly, který je daný. Členové tohoto systému se nazývají složkové síly. Vyrovnávací síla je stejná ve srovnání s výslednou silou, ale směřuje v opačném směru.

V statickém případě při řešení problému změny síly působící na těleso nebo rovnováhu sil se používají geometrické vlastnosti silových vektorů. Z toho je jasná definice geometrické statiky. Analytická statika, založená na principu přípustných posunů, bude popsána v dynamice.

Základní pojmy a axiomy statiky

Podmínky pro nalezení těla v rovnováze jsou odvozeny z několika základních zákonů, používané bez dalších důkazů, ale s potvrzením ve formě provedených experimentů se nazývají axiomy statiky.

• Axiom I se nazývá Newtonův první zákon (axiom setrvačnosti). Každé tělo zůstává v klidovém stavu nebo rovnoměrném přímočarém pohybu až do okamžiku, kdy působí vnější síly na toto tělo a odstraní ho z tohoto stavu. Tato schopnost těla se nazývá setrvačnost. To je jedna ze základních vlastností hmoty.
• Axiom II je Newtonův třetí zákon (axiom interakce). Když jedno tělo působí na druhou s určitou silou, pak druhé tělo společně s prvním působí na ni s určitou silou, která je stejná v absolutní hodnotě, proti směru.
• Axiom III je podmínkou rovnováhy dvou sil. Abychom získali rovnováhu volného těla, které je ovlivněno dvěma silami, postačí, aby tyto síly byly stejné ve svém modulu a opačným směrem. Toto je také spojeno s následujícím bodem a vstupuje do základních pojmů a axiomů statiky, rovnováhy systému sestupných sil.
• Axiom IV. Rovnováha nebude narušena, pokud bude vyvážené těleso aplikováno na těleso nebo jeho tělo odstraněno.
• Axiom V je axiom rovnoběžnosti sil. Operátor dvou protínajících se sil se aplikuje v bodě jejich křižovatky a je reprezentován diagonálem rovnoběžníku vytvořeného na těchto silách.

Odkazy a jejich reakce

V teoretické mechaniky mohou být materiální bod, systém a pevné tělo dány dvě definice: volné a ne svobodné. Rozdíl mezi těmito slovy spočívá v tom, že pokud předem stanovené omezení nejsou uloženy na posunu bodu, těla nebo systému, pak tyto objekty budou z definice volné. V opačném případě se objekty obvykle nazývají non-zdarma.

Fyzické okolnosti, které vedou k omezení svobody jmenovaných hmotných objektů, se nazývají spojení. Statická funkce může mít jednoduchá spojení provedená různými tuhými nebo ohebnými tělesy. Síla působení komunikace na bod, systém nebo tělo se nazývá komunikační reakce.

Typy připojení a jejich reakce

V běžném životě může být spojení znázorněno nitěmi, šněrováním, řetězy nebo lany. V mechaniky pro tuto definici berou v úvahu beztížný, pružný a neroztažený vztah. Reakce mohou být směrovány podél nitě, provazu. V tomto případě existují spojení, jejichž linie nelze okamžitě určit. Jako příklad základních konceptů a axiom statiky je možné přinést fixní válcový závěs.

Obsahuje pevný cylindrický šroub, na němž je uložena pouzdro s válcovým otvorem, jehož průměr nepřesahuje velikost šroubu. Při připevnění tělesa k pouzdru se první může otáčet pouze podél osy závěsu. V ideálním závěsu (za předpokladu, že tření povrchu náboje a šroubu je zanedbáváno) se zdá, že překážka vytlačuje náboj ve směru kolmém na povrch šroubu a pouzdra. V tomto ohledu má reakce v ideálním kloubu směr podél normálu - poloměr šroubu. Pod vlivem působících sil může být pouzdro přitlačeno na šroub v libovolném bodě. V tomto směru nemůže být směr reakce v pevném válcovitém spoji předem stanoven. Podle této reakce může být známo pouze jeho umístění v rovině kolmé k ose závěsu.

Při řešení problémů bude reakce závěsu stanovena analytickou metodou rozkladem vektoru. Základní pojmy a axiomy statiky zahrnují tuto metodu. Hodnoty projekcí reakce jsou vypočteny z rovnovážných rovnic. Pracují také v jiných situacích, včetně nemožnosti určení směru komunikační reakce.

Systém konvergentních sil

Počet základních definic může zahrnovat systém sbližujících sil. Takzvaný systém konvergentních sil bude nazýván systémem, jehož linie činnosti se protínají v jediném bodě. Tento systém vede k výsledku nebo je ve stavu rovnováhy. Tento systém je také vzat v úvahu ve výše zmíněných axiomech, jelikož souvisí se zachováním rovnováhy těla, která je uvedena najednou v několika polohách. Ty druhé naznačují důvody nezbytné k vytvoření rovnováhy a faktory, které v tomto stavu nezpůsobují změny. Výsledkem tohoto systému konvergentní síly je rovna vektorovému součtu těchto sil.

Rovnováha systému

V základních pojmech a axiomech statiky je do studie zahrnut i systém konvergentních sil. Abychom nalezli systém v rovnováze, mechanická hodnota je nulová hodnota výsledné síly. Vzhledem k tomu, že vektorový součet sil je nulový, je polygon považován za uzavřený.

V analytické formě bude rovnovážný stav systému následující: rovnovážný prostorový systém sbližujících se sil bude mít algebraický součet projekcí síly na každé z souřadných os rovnající se nule. Jelikož v takové rovnovážné situaci bude výsledek nula, projekce na souřadnicových osách budou také nulové.

Moment síly

Tímto definicí rozumíme vektorový produkt vektoru bodu působení sil. Vektor momentu síly je nasměrován kolmo k rovině, ve které leží síla a bod, ve směru, od kterého rotace z působení síly působí proti směru hodinových ručiček.

Pár sil

Tato definice se vztahuje k systému sestávajícím z dvojice rovnoběžných sil, rovných ve velikosti, orientovaných v opačných směrech a aplikovaných na tělo.

Moment dvojice sil lze považovat za pozitivní, pokud jsou síly dvojice směrovány proti směru hodinových ručiček v pravoúhlém souřadném systému a záporný je směrován ve směru hodinových ručiček v levém souřadnicovém systému. Při překládání z pravého souřadnicového systému doleva je orientace sil obrácena. Minimální hodnota vzdálenosti mezi liniemi síly se nazývá rameno. Z toho vyplývá, že moment dvojice sil je volný vektor, rovný v rozsahu až M = Fh a se směrem kolmým na rovinu působení, že síly byly orientovány kladně z vrcholu daného vektoru síly.

Rovnováha v systémech libovolné síly

Požadovaný stav rovnováhy pro libovolný prostorové soustavy sil působících na tuhé těleso, je považován za mizení výsledného vektoru a momentu s ohledem na libovolném místě v prostoru.

Z toho vyplývá, že k dosažení rovnováhy sil paralelní, koplanární, a vyžaduje tak, aby výsledné síly na součet výstupků probíhajících rovnoběžně s osou a algebraický součet všech složek momentů předpokladu síly relativně náhodný bod se rovná nule.

Těžiště těla

Podle zákona univerzální gravitace, pro každou částic lokalizovanou blízko povrchu Země, působí gravitační síly, nazývané gravitační síly. Při malých rozměrech těles ve všech technických aplikacích mohou být gravitační síly jednotlivých tělesných těles považovány za systém téměř paralelních sil. Pokud se předpokládají, že všechny gravitační síly částic jsou rovnoběžné, jejich výsledná hodnota bude číselně rovna součtu hmotností všech částic, tj. Hmotnosti těla.

Předmět kinematiky

Kinematika se týká části teoretické mechaniky, která zkoumá mechanický pohyb bodu, systém bodů a pevného těla, nezávisle na sílách, které je ovlivňují. Newton, vycházející z materialistické pozice, považoval povahu prostoru a času za objektivní. Newton použil definici absolutního prostoru a času, ale oddělil je od pohybující se hmoty, takže může být nazýván metafyzijcem. Dialektický materialismus považuje prostor a čas za objektivní formy přítomnosti hmoty. Prostor a čas bez hmoty nemůže existovat. V teoretické mechaniky se říká, že prostor zahrnující pohyblivé tělo se nazývá trojrozměrný euklidovský prostor.

Ve srovnání s teoretickou mechanikou je teorie relativity založena na jiných představách o prostoru a čase. To pomohlo vzniku nové geometrie vytvořené Lobachevským. Na rozdíl od Newtona Lobáčovský neodděloval prostor a čas od vidění, zvažoval to jako změnu v pozici některých těl vůči ostatním. Ve své vlastní práci mu bylo řečeno, že v přírodě je člověk jen hnutí známé, bez něhož je smyslná myšlenka nemožná. Z toho vyplývá, že všechny ostatní pojmy, například geometrické, jsou uměle vytvořeny myslí.

Z toho je zřejmé, že prostor je považován za projev spojení mezi pohyblivými tělesy. Pro téměř století před relativity Lobacevskil uvedeno, že geometrie euklidovská týká abstraktní geometrického systému, zatímco ve fyzickém světě, prostorové vztahy stanoveny fyzikální geometrii, která se liší od euklidovské, vyznačující se tím, že vlastnosti času a prostoru, v kombinaci s vlastností hmoty pohybujících se v prostoru a čas.

To není na škodu si uvědomit, že moderní vědci z Ruska v oblasti mechaniky vědomě platilo materialistické pozice v interpretaci všech hlavních definic teoretické mechaniky, v konkrétním čase a prostoru. V tomto pohledu prostoru a času v teorii relativity jsou podobné pojetí času a prostoru zastánci marxismu, které byly vytvořeny před prací na teorii relativity.

Při práci s teoretickou mechanikou se při měření prostoru považuje měřidlo za hlavní jednotku a za druhé za sekundu. Čas je stejný v každém referenčním systému a je nezávislý na prokládání těchto systémů vůči sobě navzájem. Čas je označen symbolem a je zobrazen jako kontinuální proměnná hodnota použitá v roli argumentu. Během měření času jsou aplikovány definice časového intervalu, časového bodu, počátečního času, který je zahrnut v základních pojmech a axiomech statiky.

Technická mechanika

V praktické aplikaci jsou základní pojmy a axiomy statiky a technické mechaniky vzájemně propojeny. V technické mechaniky se studuje jak mechanický proces pohybu, tak možnost jeho použití pro praktické účely. Například při vytváření technických a stavebních konstrukcí a kontrole jejich síly, což vyžaduje krátké seznámení se základními pojmy a axiomy statiky. Současně je taková krátká studie vhodná pouze pro amatéry. Ve specializovaných vzdělávacích institucích má toto téma velkou důležitost, například v případě systému sil, základních pojmů a axiomů statiky.

V technické mechaniky se uplatní i výše uvedené axiomy. Chcete-li například axiom 1, základní pojmy a axiomy statiky souvisejí s touto částí. Zatímco první axiom vysvětluje princip zachování rovnováhy. V technické mechanice hraje důležitou roli nejen vytvoření zařízení, ale také odolné konstrukce, jejichž konstrukcí jsou hlavní kritéria stabilita a pevnost. Nic takového nebude možné vytvořit, aniž bychom věděli o základních axiomech.

Obecné poznámky

Nejjednodušší formy pohyblivých těles jsou translační a rotační pohyb těla. V kinematice pevných látek pro různé typy pohybů se berou v úvahu kinematické charakteristiky posunutí různých bodů. Otočný pohyb tělesa kolem pevného bodu je pohyb, při kterém přímá čára procházející dvojicí libovolných bodů během pohybu těla zůstává v klidu. Tento řádek se nazývá osa otáčení těles.

Ve výše uvedeném textu byly stručně shrnuty základní pojmy a axiomy statiky. Současně existuje velké množství informací třetích stran, pomocí kterých můžete lépe pochopit statiky. Nezapomeňte na základní údaje: ve většině příkladů jsou základní pojmy a axiomy statiky absolutně pevné, protože jsou určitým standardem pro objekt, který nemusí být za normálních podmínek dosažitelný.

Pak bychom si měli pamatovat axiomy. Například základní pojmy a axiomy statiky, spojení a jejich reakce jsou mezi nimi. Navzdory skutečnosti, že mnoho axiomů vysvětluje pouze princip udržování rovnováhy nebo rovnoměrného pohybu, to nezneplatňuje jejich význam. Počínaje školním kurzem jsou studovány tyto axiomy a pravidla, protože jsou to všechny známé zákony Newtonu. Potřeba je zmínit je spojena s praktickým využitím informací statiky a mechaniky obecně. Příkladem byla technická mechanika, při níž se vedle vytváření mechanismů vyžaduje porozumět principu výstavby stabilních struktur. Díky těmto informacím je možné správně postavit pravidelné konstrukce.