ZASADA PRZENOSZENIA SIŁ (ROZWIĄZANE ĆWICZENIA) - FIZYCZNY - 2026

Zasada przenoszenia sił oznacza, że równowaga lub ruch sytuacja ciało sztywne nie ulegnie zmianie, jeśli pewna siła działająca na punkt określonej na ciele zostaje zastąpiona przez inną. Aby można było to rozpatrywać w ten sposób, muszą zostać spełnione dwie przesłanki.

Pierwszą przesłanką jest to, że nowa siła ma taką samą wielkość, a drugą jest to, że przykłada się ten sam kierunek, nawet jeśli jest w innym punkcie ciała. Te dwie siły mają ten sam skutek na sztywnym ciele; dlatego są to siły równoważne.

Zatem zasada przenoszalności potwierdza, że ​​siła może być przenoszona w tym samym kierunku. Podobnie należy zauważyć, że efekt mechaniczny siły może być zarówno obrotowy, jak i translacyjny. Praktycznym przykładem znaczenia zasady przenoszalności jest popychanie lub ciągnięcie ciała.

Jeśli wartość siły, z jaką ciało jest ciągnięte lub pchane, jest taka sama, a obie siły są przykładane w tym samym kierunku, wynikowy ruch jest dokładnie taki sam. Tak więc dla celów ruchu wynik jest taki sam, niezależnie od tego, czy ciało jest pchane, czy ciągnięte.

Sztywne ciała

Sztywne ciało (które się nie odkształca) to dowolne ciało, które nie ulega odkształceniom pod wpływem siły zewnętrznej.

Idea ciała sztywnego jest nadal idealizacją matematyczną niezbędną do badania ruchu i przyczyn ruchu ciał.

Bardziej precyzyjną definicją ciała sztywnego jest to, co definiuje je jako system punktów materialnych, w których odległość między różnymi punktami ciała nie jest modyfikowana przez działanie układu sił.

Prawda jest taka, że ​​prawdziwe ciała i maszyny nigdy nie są całkowicie sztywne i ulegają odkształceniom, nawet minimalnym, pod działaniem sił i obciążeń, które są do nich przyłożone.

Ograniczenia zasady przenoszenia

Zasada zdolności przenoszenia ma pewne ograniczenia. Pierwszym i najbardziej oczywistym jest przypadek, gdy przyłożona siła lub siły działają na odkształcalny korpus. W takim przypadku odkształcenie korpusu będzie różne w zależności od punktu przyłożenia sił.

Kolejnym ograniczeniem jest to, co widać w następującym przypadku. Załóżmy, że dwie siły przyłożone poziomo na końce ciała, obie w tym samym kierunku, ale w przeciwnym kierunku.

Zgodnie z zasadą przenoszalności obie siły można by zastąpić dwiema nowymi siłami działającymi w tym samym kierunku, ale w przeciwnych do pierwotnych.

Dla celów wewnętrznych zastąpienie nie miałoby konsekwencji. Jednak dla obserwatora z zewnątrz nastąpiłaby fundamentalna zmiana: w jednym przypadku przyłożone siły byłyby naprężeniem, aw innym - rozumieniem.

Dlatego jest oczywiste, że zasada transmitowalności ma zastosowanie tylko z hipotezy jej zastosowania do idealnych sztywnych ciał stałych i z perspektywy wewnętrznego obserwatora.

Przykłady

Pierwszy przykład

Praktyczny przypadek zastosowania zasady zdolności przenoszenia ma miejsce, gdy chcemy przemieścić samochód przez grupę osób.

Samochód będzie poruszał się w ten sam sposób, niezależnie od tego, czy jest pchany, czy ciągnięty do przodu, o ile ludzie używają siły w tej samej linii prostej.

Drugi przykład

Innym prostym przykładem, w którym spełniona jest zasada zdolności przenoszenia, dotyczy koła pasowego. Dla potrzeb ruchu punkt struny, do którego jest przyłożona siła, jest obojętny, o ile przykładana jest taka sama siła. W ten sposób nie wpływa na ruch, jeśli lina jest mniej więcej długa.

Rozwiązane ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wskaż, czy zasada możliwości przenoszenia jest spełniona w następujących przypadkach:

Pierwsza sprawa

Siła 20 N przyłożona poziomo do sztywnego nadwozia zostaje zastąpiona inną siłą 15 N przyłożoną w innym punkcie nadwozia, chociaż obie są przykładane w tym samym kierunku.

Rozwiązanie

W tym przypadku zasada przenoszalności nie zostanie spełniona, ponieważ chociaż dwie siły są przykładane w tym samym kierunku, druga siła nie ma takiej samej wielkości jak pierwsza. Dlatego nie istnieje jeden z nieodzownych warunków zasady przenoszalności.

Drugi przypadek

Siła 20 N przyłożona poziomo do sztywnego nadwozia zostaje zastąpiona inną, również 20 N, przyłożoną w innym punkcie nadwozia i pionowo.

Rozwiązanie

W tym przypadku zasada zdolności przenoszenia nie jest spełniona, ponieważ chociaż dwie siły mają ten sam moduł, nie są przykładane w tym samym kierunku. Znowu jeden z nieodzownych warunków zasady przenoszalności nie istnieje. Można powiedzieć, że te dwie siły są równoważne.

Trzeci przypadek

Siła 10 N przyłożona poziomo do sztywnego korpusu jest zamieniana na inną również o wartości 10 N przyłożoną w innym punkcie korpusu, ale w tym samym kierunku i kierunku.

Rozwiązanie

W tym przypadku zasada przenoszenia jest spełniona, ponieważ dwie siły mają tę samą wielkość i są przyłożone w tym samym kierunku i kierunku. Wszystkie niezbędne warunki zasady przenoszenia są spełnione. Można powiedzieć, że te dwie siły są równoważne.

Czwarty przypadek

Siła ślizga się w kierunku twojego kierunku działania.

Rozwiązanie

W tym przypadku zasada przenoszalności jest spełniona, ponieważ przy tej samej sile wielkość przyłożonej siły nie zmienia się i przesuwa się ona zgodnie z jej linią działania. Ponownie wszystkie niezbędne warunki zasady przenoszalności są spełnione.

Ćwiczenie 2

Na sztywny korpus działają dwie siły zewnętrzne. Dwie siły są przyłożone w tym samym kierunku i w tym samym kierunku. Jeśli moduł pierwszej wynosi 15 N, a modułu drugiej 25 N, jakie warunki musi spełnić trzecia siła zewnętrzna, która zastąpi wypadkową dwóch poprzednich, aby spełnić zasadę przenoszalności?

Rozwiązanie

Z jednej strony wartość siły wypadkowej musi wynosić 40 N, co jest wynikiem dodania modułu dwóch sił.

Z drugiej strony siła wypadkowa musi działać w dowolnym punkcie na prostej łączącej dwa punkty przyłożenia dwóch sił.

Bibliografia

1. Sztywny korpus (nd). W Wikipedii. Pobrane 25 kwietnia 2018 r. Z es.wikipedia.org.
2. Siła (nd). W Wikipedii. Pobrane 25 kwietnia 2018 r. Z en.wikipedia.org.
3. Cutnell, John D.; Johnson, Kenneth W. (2003). Fizyka, wydanie szóste. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons Inc.
4. Corben, HC; Philip Stehle (1994). Mechanika klasyczna. New York: publikacje Dover.
5. Feynman, Richard P.; Leighton; Sands, Matthew (2010). Feynman prowadzi wykłady z fizyki. Vol. I: Głównie mechanika, promieniowanie i ciepło (New millennium ed.). Nowy Jork: BasicBooks.