სტატიკა არის მეცნიერება სხეულებს შორის ურთიერთქმედების ძალის რაოდენობრივი განსაზღვრის მეთოდების შესახებ. ეს ძალები პასუხისმგებელნი არიან წონასწორობის შენარჩუნებაზე, სხეულების მოძრაობაზე ან მათი ფორმის შეცვლაზე. ყოველდღიურ ცხოვრებაში, თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ მრავალი განსხვავებული მაგალითი ყოველდღე. მოძრაობა და ფორმის ცვლილებები გადამწყვეტია როგორც ადამიანის მიერ შექმნილი, ისე ბუნებრივი ობიექტების ფუნქციონირებისთვის.
სტატიკის კონცეფცია
სტატიკას საფუძველი ჩაეყარა 2200 წელზე მეტი ხნის წინ, როდესაც ძველი ბერძენი მათემატიკოსი არქიმედეს და იმდროინდელი სხვა მეცნიერები სწავლობდნენ გამაძლიერებელ თვისებებს და იგონებდნენ მარტივ მექანიზმებს, როგორიცაა ბერკეტი და ღერძი. სტატიკა არის მექანიკის ფილიალი, რომელიც ეხება ძალებს, რომლებიც მოქმედებენ მოსვენებულ სხეულებზე წონასწორობის პირობებში.
ეს არის ფიზიკის ფილიალი, რომელიც შესაძლებელს ხდის ამ უცნობი ძალების იდენტიფიცირებისა და აღწერისთვის საჭირო ანალიტიკურ და გრაფიკულ პროცედურებს. განყოფილება "სტატიკა" (ფიზიკა) მნიშვნელოვან როლს ასრულებს საინჟინრო, მექანიკური,სამოქალაქო, ავიაცია და ბიოინჟინერია, რომლებიც ეხება ძალების სხვადასხვა ეფექტს. როდესაც სხეული ისვენებს ან მოძრაობს ერთიანი სიჩქარით, მაშინ ჩვენ ვსაუბრობთ ფიზიკის ამ სფეროზე. სტატიკა არის სხეულის წონასწორობის შესწავლა.
მეცნიერების ამ დარგის მეთოდები და შედეგები განსაკუთრებით სასარგებლო აღმოჩნდა შენობების, ხიდების და კაშხლების, ასევე ამწეების და სხვა მსგავსი მექანიკური მოწყობილობების დიზაინში. იმისათვის, რომ შეძლონ ასეთი სტრუქტურებისა და აღჭურვილობის ზომების გამოთვლა, არქიტექტორებმა და ინჟინრებმა ჯერ უნდა დაადგინონ ძალები, რომლებიც მოქმედებენ მათ ურთიერთდაკავშირებულ ნაწილებზე.
სტატიკის აქსიომები
სტატიკა არის ფიზიკის ფილიალი, რომელიც სწავლობს იმ პირობებს, რომლებშიც მექანიკური და სხვა სისტემები რჩება გარკვეულ მდგომარეობაში, რომელიც დროთა განმავლობაში არ იცვლება. ფიზიკის ეს განყოფილება ემყარება ხუთ ძირითად აქსიომას:
1. ხისტი სხეული სტატიკური წონასწორობის მდგომარეობაშია, თუ მასზე მოქმედებს ერთი და იმავე ინტენსივობის ორი ძალა, დევს მოქმედების ერთსა და იმავე ხაზზე და მიმართულია საპირისპირო მიმართულებით იმავე ხაზის გასწვრივ.
2. ხისტი სხეული დარჩება სტატიკურ მდგომარეობაში, სანამ მასზე გავლენას მოახდენს გარე ძალები ან ძალების სისტემა.
3. ერთსა და იმავე მატერიალურ წერტილში მოქმედი ორი ძალის შედეგი უდრის ორი ძალის ვექტორულ ჯამს. ეს აქსიომა ემორჩილება ვექტორული შეჯამების პრინციპს.
4. ორი ურთიერთმოქმედი სხეული რეაგირებს ერთმანეთზე თანაბარი ინტენსივობის ორი ძალით საპირისპირო მიმართულებით ერთი და იგივე მოქმედების ხაზის გასწვრივ. ესაქსიომას ასევე უწოდებენ მოქმედებისა და რეაქციის პრინციპს.
5. თუ დეფორმირებადი სხეული სტატიკური წონასწორობის მდგომარეობაშია, ის არ დაირღვევა, თუ ფიზიკური სხეული მყარ მდგომარეობაში დარჩება. ამ აქსიომას ასევე უწოდებენ გამაგრების პრინციპს.
მექანიკა და მისი განყოფილებები
ფიზიკა ბერძნულად (physikos - "ბუნებრივი" და "physis" - "ბუნება") სიტყვასიტყვით ნიშნავს მეცნიერებას, რომელიც ეხება ბუნებას. იგი მოიცავს მატერიის ყველა ცნობილ კანონს და თვისებას, ისევე როგორც მასზე მოქმედ ძალებს, მათ შორის გრავიტაციას, სითბოს, შუქს, მაგნიტიზმს, ელექტროენერგიას და სხვა ძალებს, რომლებსაც შეუძლიათ შეცვალონ ობიექტების ძირითადი მახასიათებლები. მეცნიერების ერთ-ერთი დარგია მექანიკა, რომელიც მოიცავს ისეთ მნიშვნელოვან ქვეგანყოფილებებს, როგორიცაა სტატიკა და დინამიკა, ისევე როგორც კინემატიკა.
მექანიკა არის ფიზიკის დარგი, რომელიც სწავლობს ძალებს, ობიექტებს ან სხეულებს, რომლებიც მოსვენებულ ან მოძრაობაში არიან. ეს არის ერთ-ერთი უმსხვილესი სუბიექტი მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების სფეროში. სტატიკაში ამოცანები მოიცავს სხვადასხვა ძალების გავლენის ქვეშ მყოფი სხეულების მდგომარეობის შესწავლას. კინემატიკა არის ფიზიკის (მექანიკის) დარგი, რომელიც სწავლობს ობიექტების მოძრაობას, მოძრაობის გამომწვევი ძალების მიუხედავად.
თეორიული მექანიკა: სტატიკა
მექანიკა არის ფიზიკური მეცნიერება, რომელიც განიხილავს სხეულების ქცევას ძალების მოქმედების ქვეშ. არსებობს მექანიკის 3 კატეგორია: აბსოლუტურად ხისტი სხეული, დეფორმირებადი სხეულები და სითხე. ხისტი სხეული არის სხეული, რომელიც არ დეფორმირდება მისი მოქმედებითძალები. თეორიული მექანიკა (სტატიკა - აბსოლუტურად ხისტი სხეულის მექანიკის ნაწილი) ასევე მოიცავს დინამიკას, რომელიც, თავის მხრივ, იყოფა კინემატიკად და კინეტიკად.
დეფორმირებადი სხეულის მექანიკა ეხება სხეულში ძალების განაწილებას და შედეგად წარმოქმნილ დეფორმაციებს. ეს შინაგანი ძალები იწვევს ორგანიზმში გარკვეულ სტრესს, რამაც საბოლოოდ შეიძლება გამოიწვიოს თავად მასალის ცვლილება. ეს საკითხები შესწავლილია მასალების სიმტკიცის კურსებში.
სთხეების მექანიკა არის მექანიკის ფილიალი, რომელიც ეხება ძალების განაწილებას სითხეებსა და აირებში. სითხეები ფართოდ გამოიყენება ინჟინერიაში. ისინი შეიძლება კლასიფიცირდეს როგორც შეკუმშვადი ან შეკუმშვადი. აპლიკაციებში შედის ჰიდრავლიკა, აერონავტიკა და მრავალი სხვა.
დინამიკის კონცეფცია
დინამიკა ეხება ძალასა და მოძრაობას. სხეულის მოძრაობის შეცვლის ერთადერთი გზა ძალის გამოყენებაა. ძალასთან ერთად დინამიკა სწავლობს სხვა ფიზიკურ ცნებებს, რომელთა შორისაა: ენერგია, იმპულსი, შეჯახება, სიმძიმის ცენტრი, ბრუნვის მომენტი და ინერციის მომენტი.
სტატიკური და დინამიური სრულიად საპირისპირო მდგომარეობაა. დინამიკა არის სხეულების შესწავლა, რომლებიც არ არიან წონასწორობაში და ხდება აჩქარება. კინეტიკა არის ძალების შესწავლა, რომლებიც იწვევენ მოძრაობას, ან ძალებს, რომლებიც წარმოიქმნება მოძრაობის შედეგად. ისეთი კონცეფციისგან განსხვავებით, როგორიცაა სტატიკა, კინემატიკა არის სხეულის მოძრაობის დოქტრინა, რომელიც არ ითვალისწინებს იმ ფაქტს, რომროგორ ხდება მოძრაობა. მას ზოგჯერ მოიხსენიებენ როგორც "მოძრაობის გეომეტრიას".
კინემატიკა
კინემატიკური პრინციპები ხშირად გამოიყენება პოზიციის, სიჩქარისა და აჩქარების განსაზღვრის გასაანალიზებლად მოწყობილობის სხვადასხვა ნაწილში მისი მუშაობის დროს. კინემატიკა განიხილავს წერტილის, სხეულისა და სხეულთა სისტემის მოძრაობას მოძრაობის მიზეზების გათვალისწინების გარეშე. მოძრაობა აღწერილია სიდიდეების ვექტორით, როგორიცაა გადაადგილება, სიჩქარე და აჩქარება, მითითების ჩარჩოს მითითებით. კინემატიკაში სხვადასხვა ამოცანები წყდება მოძრაობის განტოლების გამოყენებით.
მექანიკა - სტატიკა: ფუნდამენტური სიდიდეები
მექანიკის ისტორია ერთ საუკუნეზე მეტს მოიცავს. სტატიკის ძირითადი პრინციპები დიდი ხნის წინ შემუშავდა. ადრეული ცივილიზაციების დროს საჭირო იყო ყველა სახის ბერკეტი, დახრილი თვითმფრინავი და სხვა პრინციპები, მაგალითად, ისეთი უზარმაზარი სტრუქტურების ასაგებად, როგორიცაა პირამიდები.
მექანიკაში ფუნდამენტური სიდიდეებია სიგრძე, დრო, მასა და ძალა. პირველ სამს ეწოდება აბსოლუტური, ერთმანეთისგან დამოუკიდებელი. ძალა არ არის აბსოლუტური მნიშვნელობა, რადგან ის დაკავშირებულია მასასთან და სიჩქარის ცვლილებებთან.
სიგრძე
სიგრძე არის მნიშვნელობა, რომელიც გამოიყენება სივრცეში წერტილის პოზიციის აღსაწერად სხვა წერტილთან მიმართებაში. ამ მანძილს სიგრძის სტანდარტული ერთეული ეწოდება. სიგრძის საზომი ზოგადად მიღებული სტანდარტული ერთეული არის მეტრი. ეს სტანდარტიგანვითარდა და გაუმჯობესდა წლების განმავლობაში. თავდაპირველად ეს იყო დედამიწის ზედაპირის კვადრატის ერთი ათი მილიონი ნაწილი, რომლითაც საკმაოდ რთული იყო გაზომვების გაკეთება. 1983 წლის 20 ოქტომბერს მეტრი განისაზღვრა, როგორც სინათლე ვაკუუმში გავლილი ბილიკის სიგრძე 1/299.792.458 წამში.
დრო
დრო არის გარკვეული ინტერვალი ორ მოვლენას შორის. ზოგადად მიღებული დროის ერთეული არის მეორე. მეორე თავდაპირველად განისაზღვრა, როგორც დედამიწის საშუალო ბრუნვის პერიოდის 1/86.4 მის ღერძზე. 1956 წელს წამის განმარტება გაუმჯობესდა იმ დროის 1/31,556-მდე, რაც დედამიწას სჭირდება მზის გარშემო ერთი შემობრუნებისთვის.
მასა
მასა მატერიის თვისებაა. ის შეიძლება ჩაითვალოს, როგორც ორგანიზმში არსებული ნივთიერების რაოდენობა. ეს კატეგორია განსაზღვრავს სიმძიმის ეფექტს სხეულზე და მოძრაობის ცვლილებებზე წინააღმდეგობას. მოძრაობის ცვლილების მიმართ ამ წინააღმდეგობას ინერცია ეწოდება, რაც სხეულის მასის შედეგია. მასის ზოგადად მიღებული ერთეული არის კილოგრამი.
ძალა
ძალა არის მიღებული ერთეული, მაგრამ ძალიან მნიშვნელოვანი ერთეული მექანიკის შესწავლაში. ის ხშირად განისაზღვრება, როგორც ერთი სხეულის მოქმედება მეორეზე და შეიძლება იყოს ან არ იყოს სხეულებს შორის პირდაპირი კონტაქტის შედეგი. გრავიტაციული და ელექტრომაგნიტური ძალები ასეთი ზემოქმედების შედეგის მაგალითია. არსებობს გავლენის ორი პრინციპი, ძალების, რომლებიც მიდრეკილნი არიან შეცვალონ სისტემის მოძრაობები და რომლებიც მიდრეკილნი არიანდეფორმაციები. ძალის ძირითადი ერთეულია ნიუტონი SI სისტემაში და ფუნტი ინგლისურ სისტემაში.
წონასწორობის განტოლებები
სტატიკური ნიშნავს, რომ მოცემული ობიექტები აბსოლუტურად მყარია. დასვენების მდგომარეობაში მყოფ სხეულზე მოქმედი ყველა ძალის ჯამი უნდა იყოს ნულის ტოლი, ანუ ჩართული ძალები აბალანსებს ერთმანეთს და არ უნდა არსებობდეს მიდრეკილება ძალების მიმართ, რომლებსაც შეუძლიათ სხეულის შემობრუნება ნებისმიერი ღერძის გარშემო. ეს პირობები ერთმანეთისგან დამოუკიდებელია და მათი გამოხატულება მათემატიკური ფორმით წარმოადგენს ეგრეთ წოდებულ წონასწორობის განტოლებებს.
არსებობს სამი წონასწორობის განტოლება და, შესაბამისად, მხოლოდ სამი უცნობი ძალის გამოთვლაა შესაძლებელი. თუ არსებობს სამზე მეტი უცნობი ძალა, ეს ნიშნავს, რომ სტრუქტურაში ან მანქანაში არის უფრო მეტი კომპონენტი, ვიდრე საჭიროა გარკვეული დატვირთვების შესანარჩუნებლად, ან რომ არსებობს მეტი შეზღუდვა, ვიდრე საჭიროა სხეულის მოძრაობის თავიდან ასაცილებლად.
ასეთ არასაჭირო კომპონენტებს ან შეზღუდვებს უწოდებენ ზედმეტს (მაგალითად, ოთხფეხა მაგიდას აქვს ერთი ზედმეტი), ხოლო ძალთა სისტემა სტატიკურად განუსაზღვრელია. სტატიკაში ხელმისაწვდომი განტოლებების რაოდენობა შეზღუდულია, რადგან ნებისმიერი ხისტი სხეული მყარი რჩება ნებისმიერ პირობებში, ფორმისა და ზომის მიუხედავად.
