Ստատիկան մարմինների միջև փոխազդեցության ուժի քանակականացման մեթոդների գիտություն է: Այս ուժերը պատասխանատու են հավասարակշռության պահպանման, մարմինների շարժման կամ դրանց ձևը փոխելու համար: Առօրյա կյանքում դուք ամեն օր կարող եք տեսնել բազմաթիվ տարբեր օրինակներ։ Շարժման և ձևի փոփոխությունները չափազանց կարևոր են ինչպես տեխնածին, այնպես էլ բնական առարկաների ֆունկցիոնալության համար:
Ստատիկության հայեցակարգ
Ստատիկայի հիմքերը դրվել են ավելի քան 2200 տարի առաջ, երբ հին հույն մաթեմատիկոս Արքիմեդը և այն ժամանակվա այլ գիտնականներ ուսումնասիրում էին ուժեղացնող հատկություններ և հայտնագործում պարզ մեխանիզմներ, ինչպիսիք են լծակը և առանցքը: Ստատիկան մեխանիկայի մի ճյուղ է, որը վերաբերում է այն ուժերին, որոնք գործում են հանգստի վիճակում գտնվող մարմինների վրա՝ հավասարակշռության պայմաններում:
Սա ֆիզիկայի այն ճյուղն է, որը հնարավոր է դարձնում վերլուծական և գրաֆիկական ընթացակարգերը, որոնք անհրաժեշտ են այս անհայտ ուժերը բացահայտելու և նկարագրելու համար: «Ստատիկա» բաժինը (ֆիզիկա) կարևոր դեր է խաղում ճարտարագիտության, մեխանիկական,քաղաքացիական, ավիացիոն և բիոճարտարագիտություն, որոնք զբաղվում են ուժերի տարբեր ազդեցություններով։ Երբ մարմինը հանգստանում է կամ շարժվում է միատեսակ արագությամբ, ապա մենք խոսում ենք ֆիզիկայի այս ոլորտի մասին։ Ստատիկան հավասարակշռված մարմնի ուսումնասիրությունն է։
Գիտության այս ճյուղի մեթոդներն ու արդյունքները հատկապես օգտակար են եղել շենքերի, կամուրջների և ամբարտակների, ինչպես նաև կռունկների և նմանատիպ այլ մեխանիկական սարքերի նախագծման մեջ: Նման կառույցների և սարքավորումների չափերը հաշվարկելու համար ճարտարապետներն ու ինժեներները նախ պետք է որոշեն այն ուժերը, որոնք գործում են դրանց փոխկապակցված մասերի վրա:
Ստատիկայի աքսիոմներ
Ստատիկան ֆիզիկայի ճյուղ է, որն ուսումնասիրում է այն պայմանները, որոնց դեպքում մեխանիկական և այլ համակարգերը մնում են որոշակի վիճակում, որը չի փոխվում ժամանակի հետ։ Ֆիզիկայի այս բաժինը հիմնված է հինգ հիմնական աքսիոմների վրա՝
1: Կոշտ մարմինը գտնվում է ստատիկ հավասարակշռության վիճակում, եթե նրա վրա գործում են նույն ինտենսիվության երկու ուժեր, ընկած են գործողության նույն գծի վրա և ուղղված են նույն գծի երկայնքով հակառակ ուղղություններով։
2։ Կոշտ մարմինը կմնա ստատիկ վիճակում այնքան ժամանակ, քանի դեռ նրա վրա չեն ազդել արտաքին ուժերը կամ ուժերի համակարգ։
3. Նույն նյութական կետում գործող երկու ուժերի արդյունքը հավասար է երկու ուժերի վեկտորային գումարին: Այս աքսիոմը ենթարկվում է վեկտորի գումարման սկզբունքին։
4. Երկու փոխազդող մարմիններ փոխազդում են միմյանց հետ նույն ինտենսիվության երկու ուժերով՝ հակառակ ուղղություններով, նույն գործողության գծով: Սաաքսիոմը կոչվում է նաև գործողության և ռեակցիայի սկզբունք։
5. Եթե դեֆորմացվող մարմինը գտնվում է ստատիկ հավասարակշռության վիճակում, ապա այն չի խախտվի, եթե ֆիզիկական մարմինը մնա ամուր վիճակում: Այս աքսիոմը կոչվում է նաև ամրացման սկզբունք։
Մեխանիկան և դրա բաժինները
Ֆիզիկա հունարենում (physikos - «բնական» և «physis» - «բնություն») բառացիորեն նշանակում է բնության հետ առնչվող գիտություն։ Այն ներառում է նյութի բոլոր հայտնի օրենքներն ու հատկությունները, ինչպես նաև դրա վրա ազդող ուժերը, ներառյալ ձգողականությունը, ջերմությունը, լույսը, մագնիսականությունը, էլեկտրականությունը և այլ ուժեր, որոնք կարող են փոխել առարկաների հիմնական բնութագրերը: Գիտության ճյուղերից մեկը մեխանիկա է, որը ներառում է այնպիսի կարևոր ենթաբաժիններ, ինչպիսիք են ստատիկան և դինամիկան, ինչպես նաև կինեմատիկան։ Այն գիտության և տեխնիկայի ոլորտում ամենախոշոր սուբյեկտներից է։ Ստատիկայում առաջադրանքները ներառում են տարբեր ուժերի ազդեցության տակ գտնվող մարմինների վիճակի ուսումնասիրություն: Կինեմատիկան ֆիզիկայի (մեխանիկայի) ճյուղ է, որն ուսումնասիրում է առարկաների շարժումը՝ անկախ շարժումն առաջացնող ուժերից:
Տեսական մեխանիկա. ստատիկա
Մեխանիկան ֆիզիկական գիտություն է, որը դիտարկում է մարմինների վարքագիծը ուժերի ազդեցության տակ։ Մեխանիկայի 3 կատեգորիա կա՝ բացարձակ կոշտ մարմին, դեֆորմացվող մարմիններ և հեղուկ։ Կոշտ մարմինը այն մարմինն է, որը չի դեֆորմացվում մարմնի ազդեցության տակուժերը։ Տեսական մեխանիկան (ստատիկա՝ բացարձակ կոշտ մարմնի մեխանիկայի մաս) ներառում է նաև դինամիկան, որն իր հերթին բաժանվում է կինեմատիկայի և կինետիկայի։
Դեֆորմացվող մարմնի մեխանիկան վերաբերում է մարմնի ներսում ուժերի բաշխմանը և դրա արդյունքում առաջացող դեֆորմացիաներին: Այս ներքին ուժերը օրգանիզմում որոշակի լարումներ են առաջացնում, որոնք ի վերջո կարող են հանգեցնել բուն նյութի փոփոխության: Այս հարցերը ուսումնասիրվում են նյութերի ամրության դասընթացներում:
Հեղուկների մեխանիկա մեխանիկայի մի ճյուղ է, որը զբաղվում է հեղուկների կամ գազերի մեջ ուժերի բաշխմամբ: Հեղուկները լայնորեն կիրառվում են ճարտարագիտության մեջ։ Նրանք կարող են դասակարգվել որպես անսեղմելի կամ սեղմելի: Ծրագրերը ներառում են հիդրավլիկա, օդատիեզերական և շատ ավելին:
Դինամիկայի հայեցակարգ
Դինամիկան գործ ունի ուժի և շարժման հետ: Մարմնի շարժումը փոխելու միակ միջոցը ուժի կիրառումն է։ Ուժի հետ մեկտեղ դինամիկան ուսումնասիրում է ֆիզիկական այլ հասկացություններ, որոնցից են հետևյալը՝ էներգիա, իմպուլս, բախում, ծանրության կենտրոն, ոլորող մոմենտ և իներցիայի պահ։
Ստատիկ և դինամիկ բոլորովին հակադիր վիճակներ են: Դինամիկան այն մարմինների ուսումնասիրությունն է, որոնք հավասարակշռության մեջ չեն, և առաջանում է արագացում: Կինետիկան շարժում առաջացնող ուժերի կամ շարժման արդյունքում առաջացող ուժերի ուսումնասիրությունն է։ Ի տարբերություն ստատիկ հասկացության, կինեմատիկան մարմնի շարժման ուսմունք է, որը հաշվի չի առնում այն փաստը, որինչպես է կատարվում շարժումը: Այն երբեմն կոչվում է «շարժման երկրաչափություն»:
Կինեմատիկա
Կինեմատիկական սկզբունքները հաճախ կիրառվում են սարքավորումների աշխատանքի ընթացքում դիրքի, արագության և արագացման որոշման վերլուծության համար: Կինեմատիկան դիտարկում է կետի, մարմնի և մարմինների համակարգի շարժումը՝ առանց հաշվի առնելու շարժման պատճառները։ Շարժումը նկարագրվում է մեծությունների վեկտորով, ինչպիսիք են տեղաշարժը, արագությունը և արագացումը, ինչպես նաև հղման համակարգի նշումը: Կինեմատիկայի տարբեր խնդիրներ լուծվում են շարժման հավասարման միջոցով:
Մեխանիկա - ստատիկա. հիմնարար մեծություններ
Մեխանիկայի պատմությունը տևում է ավելի քան մեկ դար: Ստատիկի հիմնական սկզբունքները մշակվել են շատ վաղուց։ Վաղ քաղաքակրթությունների ժամանակ անհրաժեշտ էին բոլոր տեսակի լծակներ, թեք հարթություններ և այլ սկզբունքներ՝ կառուցելու համար, օրինակ, այնպիսի հսկայական կառույցներ, ինչպիսիք են բուրգերը:
Մեխանիկայի հիմնական մեծություններն են երկարությունը, ժամանակը, զանգվածը և ուժը: Առաջին երեքը կոչվում են բացարձակ, միմյանցից անկախ։ Ուժը բացարձակ արժեք չէ, քանի որ այն կապված է զանգվածի և արագության փոփոխության հետ:
Երկարություն
Երկարությունը արժեք է, որն օգտագործվում է տարածության մեջ կետի դիրքը մեկ այլ կետի նկատմամբ նկարագրելու համար: Այս հեռավորությունը կոչվում է երկարության ստանդարտ միավոր: Երկարությունը չափելու ընդհանուր ընդունված ստանդարտ միավորը մետրն է: Այս ստանդարտըզարգացել և կատարելագործվել տարիների ընթացքում: Սկզբում դա երկրագնդի մակերևույթի քառորդի տասը միլիոներորդ մասն էր, որով չափումներ կատարելը բավականին դժվար էր։ 1983 թվականի հոկտեմբերի 20-ին մետրը սահմանվել է որպես լույսի անցած ճանապարհի երկարությունը վակուումում 1/299.792.458 վայրկյանում։
Ժամանակ
Ժամանակը որոշակի ընդմիջում է երկու իրադարձությունների միջև: Ժամանակի ընդհանուր ընդունված ստանդարտ միավորը երկրորդն է: Երկրորդը ի սկզբանե սահմանվել է որպես Երկրի միջին պտտման ժամանակաշրջանի 1/86.4 իր առանցքի վրա: 1956 թվականին վայրկյանի սահմանումը բարելավվել է մինչև 1/31,556 այն ժամանակի 1/31,556-ը, որն անհրաժեշտ է Երկրին Արեգակի շուրջ մեկ պտույտ կատարելու համար:
Զանգված
Զանգվածը նյութի հատկություն է: Այն կարելի է համարել որպես մարմնում պարունակվող նյութի քանակություն։ Այս կատեգորիան սահմանում է գրավիտացիայի ազդեցությունը մարմնի վրա և շարժման փոփոխության դիմադրությունը: Շարժման փոփոխության այս դիմադրությունը կոչվում է իներցիա, որը մարմնի զանգվածի արդյունք է։ Զանգվածի ընդհանուր ընդունված միավորը կիլոգրամն է։
Հզորություն
Ուժը ստացված միավոր է, բայց շատ կարևոր միավոր մեխանիկայի ուսումնասիրության մեջ: Այն հաճախ սահմանվում է որպես մի մարմնի գործողություն մյուսի վրա և կարող է լինել կամ չլինել մարմինների միջև անմիջական շփման արդյունք: Նման ազդեցության օրինակներ են գրավիտացիոն և էլեկտրամագնիսական ուժերը։ Գոյություն ունի ազդեցության երկու սկզբունք՝ ուժերի, որոնք հակված են փոխել համակարգի շարժումները և որոնք հակված ենդեֆորմացիաներ. Ուժի հիմնական միավորը Նյուտոնն է SI համակարգում և ֆունտը անգլիական համակարգում:
Հավասարակշռության հավասարումներ
Ստատիկ նշանակում է, որ խնդրո առարկա առարկաները բացարձակապես ամուր են: Հանգստի վիճակում գտնվող մարմնի վրա ազդող բոլոր ուժերի գումարը պետք է հավասար լինի զրոյի, այսինքն՝ ներգրավված ուժերը հավասարակշռում են միմյանց և չպետք է լինի այնպիսի ուժեր, որոնք կարող են մարմինը պտտել որևէ առանցքի շուրջ: Այս պայմանները միմյանցից անկախ են, և դրանց արտահայտումը մաթեմատիկական ձևով կազմում է այսպես կոչված հավասարակշռության հավասարումներ:
Կա երեք հավասարակշռության հավասարումներ, և, հետևաբար, կարող են հաշվարկվել միայն երեք անհայտ ուժեր: Եթե կան երեքից ավելի անհայտ ուժեր, դա նշանակում է, որ կառուցվածքում կամ մեքենայում կան ավելի շատ բաղադրիչներ, քան պահանջվում է որոշակի բեռներ կրելու համար, կամ որ կան ավելի շատ սահմանափակումներ, քան անհրաժեշտ է մարմնի շարժվելուց:
Այդպիսի անհարկի բաղադրիչները կամ սահմանափակումները կոչվում են ավելորդ (օրինակ, չորս ոտքով սեղանն ունի մեկ ավելորդ), իսկ ուժերի համակարգը ստատիկորեն անորոշ է: Ստատիկայում հասանելի հավասարումների թիվը սահմանափակ է, քանի որ ցանկացած կոշտ մարմին մնում է ամուր ցանկացած պայմաններում՝ անկախ ձևից և չափից:
