Visa pasaule sastāv no jebkādu ķermeņu, arī cilvēku, kustībām. Tas pakļaujas dažādiem fizikas likumiem, kas pēta tās likumsakarības. Zinātni, kas pēta ķermeņa kustību, sauc par mehāniku. Savukārt tas ir sadalīts sadaļās, no kurām viena ir statika. Lielākoties tā mērķis ir atklāt ķermeņu līdzsvara stāvokļa modeļus.
Kas ir statisks
Ir vērts apsvērt šo koncepciju sīkāk. Statika ir mehānikas nozare, kurā tiek pētīts ķermeņu līdzsvara stāvoklis, tas ir, tiek izvēlēts tāds atskaites rāmis, attiecībā pret kuru pētāmais objekts nepārvietojas neatkarīgi no agregācijas stāvokļa: ciets, šķidrs, gāzveida.
Viens no tā galvenajiem uzdevumiem ir spēja aizstāt izmestos savienojumus ar reakcijas spēkiem, kas moduļa un virziena ziņā ir atkarīgi no:
- pielika aktīvos spēkus;
- pieslēguma veids;
- kustības raksturlielumi.
Līdzsvara veidi
Ir šādi stāvokļu veidi, kuros ķermenis neuzņemas saistībaskustība:
- Stabils: ja ķermenis novirzās no līdzsvara stāvokļa, tad rodas spēks, kas atgriež to sākotnējā miera stāvoklī.
- Nav nozīmes: ķermenis ir līdzsvarā ar nelielu novirzi.
- Nestabils: kad ķermenis atstāj līdzsvara stāvokli, rodas spēki, kas cenšas palielināt šo novirzi.
Ja objekts neatrodas miera stāvoklī, tad tā potenciālā enerģija palielinās. Ir neliela statikas teorija. Tajā teikts, ka visi ķermeņi tiecas uz minimālo potenciālās enerģijas vērtību, veidojot potenciālo aku.
Aksiomas un teorijas
Lai saprastu, kas ir statika, ir jāsaprot vismaz tās teorētiskā daļa.
- Aksioma par divu spēku sistēmas līdzsvara stāvokli: lai saglabātu sistēmas līdzsvara stāvokli, spēku pāri, kas iedarbojas uz punktu, ir nepieciešams un pietiekami, lai tie būtu vienādi pēc lieluma un darbotos pa līdzīgu taisnu līniju, kurai jāiziet cauri to pielietošanas punktiem dažādos virzienos. Aksioma ir piemērojama arī spēkiem, kas uzlikti vienam ķermeņa punktam.
- Aksioma par tādu spēku sistēmas noraidīšanu vai pievienošanu, kura ir aptuveni vienāda ar nulli: ja spēku sistēma iedarbojas uz ķermeni, tad tai var pievienot (vai no tās atmest) tādu pašu nullei ekvivalentu sistēmu; jaunā spēku sistēma ir līdzīga oriģinālajai.
- Spēku paralelogramas aksioma: spēkus, kas pielikti vienam stingra ķermeņa punktam (vai materiālam punktam), var aizstāt ar vienu rezultējošu, tāda paša garuma kāparalelograma diagonāles lielums un virziens, kas veidots uz sākotnēji dotajiem spēkiem.
- Aksioma par darbības un reakcijas spēku vienādību: divu materiālu punktu mijiedarbības spēki ir vienādi pēc moduļa, atšķiras pēc virziena un darbojas pa vienu taisni, kas iet caur mijiedarbības punktiem. Šādus spēkus var pielietot dažādiem viena un tā paša vai dažādu ķermeņu saskares punktiem.
- Savienojumu aksioma: jebkuru savienojumu var izlaist un aizstāt ar spēku sistēmu, vienu spēku vai savienojuma reakciju.
- Cietināšanas aksioma: ja ķermenis, virs kura tiek veikta deformācija, atrodas līdzsvarā, tad šo stāvokli netraucē papildu saišu uzlikšana punktiem, ieskaitot sākotnējā ķermeņa pārveidošanu par absolūti stingrs.
Statikas piemēri
Ko viņa mācās? Šī mehānikas nozare pēta stingrus ķermeņus un materiālu punktus, kas atrodas līdzsvarā. Tāpat – likumi, kas ļauj viņiem uzturēt miera stāvokli. Tas ir, absolūti stingri ķermeņi un punkti, uz kuriem tiek veiktas noteiktas darbības un tiek pielietoti noteikti spēki, var kalpot kā statikas piemēri.
Spēku pāris
Kas ir statisks? Tas nepastāv bez spēku mijiedarbības ar ķermeni. Spēku pāris ir divu spēku sistēma, kas ir vienādi pēc moduļa un ir vērsti dažādos virzienos.
Plecs (apzīmēts kā d) - minimālais attālums starp sākotnējo spēku darbības līnijām.
Zīmju likums: kad pāris spēki cenšas pārvietot ķermeni pretēji pulksteņrādītāja virzienam,momenta zīme ir pozitīva. Stingram ķermenim pielikto spēku pāri var raksturot šādi:
- darbības plakne;
- mirklis;
- rotācijas virziens.
Viņu vektora moments ir vektors, kas skaitliski vienāds ar pāru un viņu rokas spēka reizinājumu un ir vērsts perpendikulāri spēku darbībai, lai varētu redzēt pāra tendenci kustināt ķermeni pretējā virzienā attiecībā pret pulksteņrādītāja virzienu.
Fizika ir ļoti interesanta un noderīga zinātne, kuras pamatu zināšanas dzīvē noteikti noderēs. Šajā rakstā ir apskatīts, kas ir statika, kā arī galvenās ar šo jēdzienu saistītās teorēmas un aksiomas.
