Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

 

平衡や遊離体の図

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

平衡は古典力学の特別な場合が日常生活の中でユビキタス自由物体図を助ける根本的な力の存在を解読中。

システムは、並進運動の平衡それに作用する力のバランスが取れている場合、つまり、正味の力は 0 です。回転システムの純トルク、 tが 0 の場合に、均衡を確立することもできます。

システムが残り、症例の静的平衡に加えて動的平衡を意味システムを移動するか、直線加速度を経験していないが、または、角加速。

今、システムが平衡状態になっている場合でも、個々 の力かトルクの多数は、動作する可能性が、自由物体図 ― 単純な図形と矢印 - から成るこれらの力および/またはシステムに作用するトルクを概念化するために実装します。

この実験の目的は、様々 な勢力の影響の下の複数のコンポーネントから構成されるシステムの平衡を理解することです。

この複雑なシステムを分析する前に平衡と自由体図の概念を再度学習してみましょう。前述したように、平衡は復元力の重力の重量バランスをとるとき、読み込まれた春などの並進システムで発生します。回転システムで、自由に回転するビーム、平衡に重みを割り当てるときの例が確立されるとき、トルク バランス別。回転の軸に対して、トルクは反時計回りの回転を正と時計回りの回転、負の値に注意してください。

このような場合、ネットの力かトルクはゼロ、したがって長さまたは角度の加速度は存在しません。ニュートンの第一法則あたり以来、これらのシステムは、静的平衡に、残りのままことに。

ネットの力、またはトルクの不在にもかかわらず複数勢力はこれらのシステム内のオブジェクトを行動しています。自由物体図または力図よく理解力とトルクを平衡のシステムに作用するために描かれています。

各貢献力、またはトルクは問題のベクトルが完全に記述のサイズと方向矢印によって表されます。ベクトル加算を平衡にする医療システムが表示されます。同様に、トルク、軸方向の会計によって回転システムは、また平衡。

今、ビーム自体は 2 つのばねの端点に中断されている間、重量がビームの中心に接続されるようにこれらのシステムを組み合わせることを想像してください。システムが複雑な 2 つの独立した自由物体図を使用して理解することができます。並進のシステムでは、重量と復元力、フロリダと FR として示されるそれぞれ左と右の春を含まれています。

システムは平衡では、FL と FR の大きさの合計が重量の大きさに等しいはずです。この式では、経過の平衡について説明します。

回転システムでは力ではなくトルクをあります。トルクは回転の軸線から荷重距離r回垂直力として定義されていることを思い出してください。以来、回転の軸に重量を配置すると、梁にトルク出すないです。復元力ばねの場合、垂直力に対し、 rは、重量からそれぞれの距離。

今再び、システムは平衡なのでこれらのトルクの大きさが均等であるべき、この方程式は、回転平衡を示しています。

中心から重量を移動すると、傾斜するビーム。トランスレーショナル システム復元力の合計はまだ等しいと重量とは逆です。したがって、並進平衡 - これらの力の大きさを扱う - 式は変わりません。

回転システムの角度 θ によって傾斜は春のトルクの力をそれぞれ復元力の余弦成分に変更します。回転腕の長さも変更します。ただし、重量はまだ回転の軸とビームのトルク発揮したがってないです。

このシステムはまた平衡、スプリングによって適用されるトルクの大きさが同じでなければなりません。コサイン θ をキャンセル、同じ回転平衡式の結果します。

平衡の原理を理解する力とトルクが発生しているシステムにこれらの概念を適用しましょう。この実験は、メートルの棒から中断されることができる別の質量の 2 つの重み 2 つのスタンド、2 つのばねスケール メートルの棒で構成されています。

2 つの場所を開始するには、1 メートル離れて彼らがセキュリティで保護されたようにテーブルの上に立っています。各スタンド,オフばねばかりを中断、春のスケールの下にメートルの棒の各端を取り付けます。

次に、ばねスケールのメーターの棒の中間には少なくとも大規模な体重を添付します。並進・回転平衡状態下でシステム、メーターに個々 の力に固執し、記録を計算します。

春尺度ごとに値を読み取るし、ばね力を復元するこれらを記録します。

今重量 0.2 m、0.3 m 左回転アームを作り左にシフトし、右回転アーム 0.7 メートルは個々 の力とばねスケール測定の計算を繰り返します。

最後に、追加 0.2 m 左に体重をシフトし力計算を実行し、春のスケール測定。大規模な重量にこの平衡実験を繰り返します。

メートルの棒に作用する個々 の力は、添付の重量を重力の力とスプリングの復元力で構成されます。並進・回転平衡状態下でのシステムの自由物体図を見ると、2 つの式は 2 つの未知の復元力を決定する使用できます。

回転腕は重量が温泉の中間にあるときと同じです。したがって、復元力の各重量の半分と等しくなります。実験のため重量が中心部から移動したとき、復元力がそれぞれ回転腕の比率によって決定されます。

これらの計算値は、復元力ばねスケール測定から決定と比較できます。値の違いは実験の測定誤差以内です。したがって、重量の質量と回転腕の長さについての知識と、平衡条件を呼び出すことによって復元力を決定できます。

エンジニアは、我々 が毎日を使用する構造を設計するとき、平衡の基本的な原則は貴重なできます。

橋は常に静的な平衡状態に常に大きな力を体験しながら、自身の重量とそれを渡って移動負荷トルクします。したがって、サンフランシスコのゴールデン ゲートのような吊橋の建設交通渋滞時でも平衡を維持する重要な構造エンジニア リング努力を必要と

同様に、高層ビルは、完全静的平衡剛体システムを構成する途方もない力を受ける鋼はりの複雑なシステムを持っています。したがって、平衡の概念の理解では、これらの構造は、地震の多い地域で特にトルク量を耐えることができますので、構造パラメーターを決定する建築家を役立ちます。

平衡のゼウスの概要を見てきただけ。平衡の原理を理解する必要があります今、自由物体図は、力とトルクの平衡でシステムへの貢献を決定する使用ことができますどのように。見てくれてありがとう!

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter