Физика - это просто!

МЕХАНИКА

· Измерения. Системы измерений
· Перемещение
· Скорость
· Ускорение
· Нестандартные связи
· Векторы
· S, V, a - векторные величины
· Первый закон Ньютона
· Второй закон Ньютона
· Третий закон Ньютона
· Гравитация
· Трение
· Свободное падение
· Вращательное движение
· Закон всемирного тяготения
· Работа
· Энергия
· Импульс
· Закон сохранения импульса
· Измерение скорости с помощью ЗСИ
· Параметры вращательного движения
· Вращательное движение и векторы
· Момент силы
· Условие равновесного состояния
· Вращательное движение и 2 закон Ньютона
· Момент инерции протяженного объекта
· Энергия и работа при вращательном движении
· Момент импульса
· Закон Гука
· Простое гармоническое движение
· Энергия гармонического движения
· Маятниковое движение

ТЕРМОДИНАМИКА

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

ФИЗИКА-ВУЗ

Условие равновесного состояния при вращательном движении

В физике под равновесным состоянием тела подразумевается, что оно не испытывает никакого ускорения (находится в покое или движется с постоянной скоростью).

Условие равновесия для поступательного движения означает, что сумма всех сил, действующих на тело, равна нулю: ΣF=0.

Условие равновесия для вращательного движения означает, что сумма всех моментов сил, действующих на тело, равна нулю: ΣМ=0.

Используя полученные знания, произведем расчет прочности болта, который должен удерживать рекламную вывеску у магазина, как изображено на рисунке ниже.

Исходные данные:

• Масса плаката - 10 кг;
• Длина шеста, на котором крепится плакат, от точки опоры - 1 м;
• Расстояние от крепежного болта до точки опоры - 0,1 м;
• Массу шеста учитывать не будем.

Для того, чтобы плакат висел, необходимо, чтобы выполнялось условие равновесия: ΣМ=0.

В нашем случае:

ΣМ = Мпл+Мб = 0

• М_пл - момент силы со стороны плаката;
• М_б - момент силы со стороны болта.

Момент силы плаката определяем по формуле:

Мпл = m·g·Lпл

• m - масса плаката;
• g - ускорение свободного падения;
• mg - сила тяжести плаката;
• L_пл - плечо силы тяжести плаката.

Подставляем числовые значения в формулу:

Мпл = 10·(-9,8)·1 = -98 Н·м

Знак минус означает, что вектор ускорения свободного падения направлен вниз, в сторону, противоположную выбранному направлению оси координат.

Момент силы со стороны болта:

Мб = Fb·Lб

• F_b - сила, с которой болт должен удерживать конструкцию (искомая величина);
• L_б - плечо силы болта.

В формулу моментов сил:

ΣМ = Мпл+Мб = 0

ΣМ = m·g·Lпл + Fb·Lб = 0

Выполнив несложные алгебраические преобразования, получим нужную формулу нахождения искомой силы:

Fб = -(m·g·Lпл)/Lб

Знак минус в правой части формулы говорит о том, что сила, с которой болт должен удерживать конструкцию, направлена в противоположную сторону вектора свободного падения, т.е., вверх. Подставляем числовые значения в формулу:

Fб = -(10·(-9,8)·1)/0,1 = 980 Н·м

Зная силу, с которой болт должен удерживать конструкцию, несложно подобрать болт нужных размеров по справочнику.