Spēki mehānikā. Spēka vienība mehānikā

Inženierijas spēki visbiežāk izpaužasšāda apakšnodaļa kā dinamika. Tieši tur notiek ķermeņa kustība, ņemot vērā spēkus, kas uz tiem iedarbojas. Par to, ko spēki ir mehānikā, kāda veida tie ir un kā tos var aprēķināt, mēs šodien runāsim.

Kāds ir dinamikas pamats

Kā jau teica agrāk, spēki mehānikā parādāsvisbiežāk šajā apakšnodaļā. Un ja tā, tad nebūs lieki zināt, kas kopumā ir teorētiskā dinamika. Varbūt kāds jau uzminēja, ka mēs runājam par slaveno Īzāku Ņūtonu, vai drīzāk, par likumiem, kurus viņš ir atradis. Starp citu, spēka vienība mehānikā ir tieši tā iemesls.

Ko dara Ņūtona likumi?

Tie ļauj mums atrisināt galveno problēmuJa zināmi ir zināmi visi spēki, kas konkrētā brīdī darbojas uz izmeklēšanas ķermeņa. Pieņemsim, ka tas tā ir, un mēs tos zinām. Tad bez lielām grūtībām jūs varat atrast paātrinājumu, kas piemērojams ķermenim. Bet zināšanas par to, kas modulis un virziens ir paātrinājums, pavērs mūsu priekšā iespēju atrast ķermeņa ātrumu jebkurā brīdī. Rezultātā mēs varam noteikt materiālā punkta pozīciju, kad mēs to vēlamies. Šeit mēs varam uzsvērt nozīmi un apgriezto problēmu. Izrādās, ka, lai sāktu atrisināt problēmas, ir pareizi pareizi jāuzliek spēki mehānikā, kuras formulas tiks norādītas zemāk.

Spēku raksturs

Ja atveram mācību grāmatu, fizikas rokasgrāmatu vaicitu atsauces materiālu un pagriezieties pie sekcijas ar mehāniku, mēs redzēsim daudz problēmu no dinamikas, kur mēs visbiežāk sastopamies tikai ar trim spēkiem. Tie ir saistīti ar universālu gravitāciju, berzi un elastību. Parunāim par katru no tiem detalizētāk. Un sāciet varbūt ar pirmo.

Korpuss nokrīt no augstuma bez sākotnējā ātruma

Šādus gadījumus sauc par brīvo kritienu. Viss, kas mūs ieskauj, piesaista mūsu planētu. Iekļaujot sevi. Lūk, šādu faktu var noteikt universālā gravitācijas spēki. Tagad mēs varam ignorēt gaisa pretestību, lai gan šī pieeja ne vienmēr ir pamatota. Bet ko mēs saņemam? Tad iznāks, ka visās ķermeņās ir aptuveni tāds pats paātrinājums brīvā kritienā. Neatkarīgi no tā, vai mēs mestam nelielu oļu vai īstu bruģakmens - ātrums un krišanas laiks būs aptuveni vienādi.

Pievienojiet sistēmai atsperi

Iedomājieties, ka pavasarī tika apturēts pavasaris. Viņš, tāpat kā jebkurš cits ķermenis, centīsies nokrist zemē. Šajā laikā uz to iedarbojas mūsu planētas piesaistes spēks. Tomēr, ja pavasaris ir spēcīgs, tas stiepjas uz noteiktu punktu. Pēc tam ķermeņa krišana beigsies, un sistēma nonāks stāvoklī ar tā saukto mehānisko līdzsvaru. Tas notiek, kad ķermenim darbojas vairāki spēki, bet to summa ir nulle. Citiem vārdiem sakot, spēku darbība tiek kompensēta.

Te sāk lūgt galam. Izrādās, ka papildus smaguma pakāpei vēl viens spēks darbojas uz svariem atsperes pusē, skaitliski vienāds ar pievilcību. Tam ir ļoti vienkāršs nosaukums, ko sniedz šī parādība. Viņi to sauc par elastības spēku. Mehānikas spēka vienība ir universāla, un šeit tā ir vienāda ar vienu Ņūtonu.

Vai paātrinājums ir ātruma izmaiņu iemesls?

Varbūt. No pirmā acu uzmetiena viss izskatās šādi. Bet, ja jūs izrakt dziļāk, jautājums būs diezgan interesants pagrieziens. Ir ievērojams Ņūtona likums (otrais), kurā teikts, ka spēks ir vienāds ar paātrinājuma masas produktu, par kuru ziņo ķermenim. Sākumā var šķist (tikai matemātiski), ka šī jauda ir rezultāts. Bet nē, faktiski, pretēji ir taisnība.

Iedomājieties futbola bumbu, kas tiek uzvarēts. Viņš ir informēts par varu, pēc kura viņš iegūst zināmu paātrinājumu. Tāpat arī ķermeņa kustības gadījumā. Pēc tam, kad ir nokārtojis šo vai citu attālumu, tas apstāsies. Paātrinājumam būs negatīva vērtība, līdz ātrums būs vienāds ar nulli. Mēs varam nekavējoties ieteikt, ka ir noteikts spēks, kas palēnina ķermeni, tas ir, tas ir iemesls tam visnegatīvākajam paātrinājumam. Un tas pastāv. Tas ir berzes spēks.

Spēka moments. Mehānika: teorētiskā un tehniskā

Spēka brīdi sauc par rotācijas spēkuspēks, kas izveidots spēka vektora rotācijas rezultātā attiecībā pret netiešo punktu vai ķermeni. Tas ir Niutona lielums uz vienu metru. Iedarbības apstākļi ir diezgan vienkārši. Lai to izdarītu, pietiek ar to, ka punkts neatrodas spēka līnijā. Varat definēt brīdi kā spēka un pleca preci. Visvienkāršākais piemērs ir uzgrieznis ar atslēgu. Teorētiskās mehānikas spēks ir gandrīz identisks analogiem klasiskajā sadaļā, tādēļ nav ieteicams to sīkāk izpētīt. Atgriezīsimies pamatiem, jo ​​tie ir daudz svarīgāki.

Atkal par elastības spēku

Lasītājs vienmēr to var pārbaudīt personīgitagad teiksim. Pieņemsim, ka mums ir ciets ķermenis. Jebkurš cietais ķermenis iztur pretestību, mēģinot mainīt formu, lielumu. Bet šīs darbības ir nekas vairāk kā parastā deformācija, vai ne? Bet kādi ir tā veidi? Ir pieci galvenie deformācijas veidi: stiepšanās, saspiešana, lieces, vērpes, griešanās.

Kas notiek, mēģinot mainīt formu un lielumu?

Tas jau ir atkarīgs no ķermeņa rakstura. Parasti deformācija ir elastīga un nav elastīga. Bet jums vajadzētu zināt, ka, mēģinot mainīt ķermeņa formu un lielumu, tas mēģinās atgriezt tos atpakaļ. Gadījumā, ja deformācija ir maza salīdzinājumā ar sākotnējām dimensijām, elastīgos spēkus var izdarīt. Tas ir vēl viens jautājums, ja viss ir tieši pretējs. Bet pētījumu par līdzīgiem procesiem jau veica zinātnieks Robert Hooke. Viņa eksperimentus, kas sniedza plašu pārklājumu deformācijas procesā ķermeņos, viņš veica 1660. gadā.

Ko darīja šis zinātnieks?

Viņš uzņēma stingru stieni, kas sāka darbotiesstiept. Šajā gadījumā pati stieņa iekšpuse, kā jūs varat uzminēt, ir elastības spēks. Tas tika mērīts stiepšanās procesā. Lai aprakstītu procesus kvantitatīvā izteiksmē, mēs ieviesām jaunu vērtību, vēlāk sauktu par pagarinājumu. Tas ir nekas cits kā atšķirība starp ķermeņa lineārām dimensijām parastajās un izstieptajās valstīs. Eksperimenta rezultāti pat pārsteidza dažus. Kā izrādījās, mazu deformāciju gadījumā starp pagarinājumu un elastīgo spēku ir tieši proporcionāla saikne. Šeit ir vēl viena vērtība, ko mēs saucam par elastības koeficientu. Tas ir atkarīgs no materiāla, no kura izgatavots ķermenis, kā arī no tā, kādi ir tā lineārie izmēri.