Обобщение статики и подготовка к контрольной

Карта темы

Начни с вопросов к ситуации. Что должно оставаться в покое? Вокруг какой оси возможен поворот? Какая работа полезна? Какую среду вытесняет тело?

Два условия

В плоской статике для покоя твёрдого тела проверяют оба условия. Начальный покой важен: нулевая результирующая сила сама по себе не означает нулевую скорость.

Контрпример: пара сил

Такие силы могут дать нулевую сумму сил и ненулевой суммарный момент. Если же линии действия совпадают, их моменты также компенсируются.

Плечо и момент

Плечо перпендикулярно линии силы. Для 15 Н и 20 см момент 3 Н·м. Единица Н·м здесь относится к моменту, а не к работе.

Идеальное и реальное

Идеальный механизм сохраняет работу: выигрыш в силе оплачивается большим путём. В реальном механизме часть затраченной энергии переходит, например, во внутреннюю.

КПД

КПД — отношение полезной работы к затраченной. Это не отношение длин плеч и не сила.80/100·100%=80%.

После малого отклонения

В устойчивом равновесии после малого отклонения возникают силы или моменты, возвращающие тело. Для неустойчивого они удаляют от исходного положения. При безразличном новое положение также равновесное.

Жидкость и газ

В силе Архимеда всегда плотность окружающей среды. Для плавающего тела FА=mg. У ненагруженного шара разность FА и силы тяжести определяет подъёмную силу; не забывай массу газа.

Проверь себя

Запиши решение до открытия ключей. g=10 Н/кг. Вода: ρ=1000 кг/м³. Тела начинают из состояния покоя; в задачах равновесия силы и моменты скомпенсированы. Масса идеального механизма и трение пренебрежимо малы, если не указано иное.

А. Для невесомого рычага в покое: слева вниз 20 Н с плечом 0,60 м, справа вниз F с плечом 0,30 м. Найди F и реакцию оси.

Б. Идеальный подвижный блок поднимает груз весом 120 Н на 0,4 м. Найди силу тяги, путь свободного конца и работу тяги.

В. Тело общей массой 0,30 кг и внешним объёмом 500 см³ отпустили в воде. Найди максимальную FА и объём погружения при плавании.

Новая попытка после ошибки. После исправления закрой ответы и реши: Вращение рычага вызывает сила 8 Н с плечом 25 см. Какой противоположный момент нужен для компенсации момента этой силы?

Показать ответ после выполнения

Домашняя работа

Шар V=300 м³, наружный воздух 1,2 кг/м³, полная масса ненагруженного шара с газом 300 кг. Найди FА, подъёмную силу и массу груза для равновесия.

Главное

Покой требует баланса сил и моментов. Механизм меняет силу и путь, но не создаёт энергию. Устойчивость связана с поведением после малого отклонения. В плавании и воздухоплавании действует сила Архимеда.