Решаем задания по статике

Статикой называется раздел механики, изучающий равновесие механических систем при воздействии сил и моментов. В статье разберем законы статики, приведем основные формулы. 

Условия равновесия

Статика в физике рассматривает абсолютно твердые тела — тела с постоянным расстоянием между любыми двумя точками. В природе они невозможны, однако для упрощения статика сводится к изучению исключительно данных объектов. Статика изучает равновесие тела, то есть состояние механической системы, сохраняющей неподвижность относительно выбранной системы отсчета. 

Первое условие равновесия: твердое тело приобретает состояние покоя, состояние равномерного прямолинейного движения, если геометрическая сумма сил, приложенных к объекту, равна нулю. Рассмотрим рисунок. На объект действуют F₁, F₂, F₃, их можно разложить на дополнительные равнодействующие силы. Условие равновесия следующее: 

F₁ + F₁₂ + F₁₃ + F₂ + F₂₁ + F₂₃ + F₃ + F₃₁ + F₃₂ = 0

F₁ + F₂ + F₃ = 0

Второе условие равновесия: тело приобретает состояние покоя, состояние равномерного прямолинейного движения, когда сумма моментов сил, влияющих на тело по выбранной оси, равна нулю. Момент — модуль силы, умноженный на плечо. Плечом называют наиболее короткое расстояние, проведенное от оси вращения до линии действия. Например, рисунок отражает момент F1, равный F₁ • OC, момент F₂, равный F₂ • OB. Момент обозначается буквой M, закон записывается M₁ + M₂ + M₃ +... = 0.

Последний закон статики: объект, обладающий площадью опоры, сохраняет покой, когда линия действия силы тяжести проходит через площадь опоры. Левый рисунок отражает данную ситуацию, тело приобрело состояние покоя. На правом наблюдается расстояние между линией опоры и линией действия силы тяжести — объект приходит во вращение. 

Задача

Решим задачу на статику из ЕГЭ по физике. 

Условие. Груз, подвешенный на треугольном кронштейне АВС, весит 40 кг. АВ = 0,5 м, угол между АВ и ВС равен 45°. Чему равен момент силы тяжести, проходящий через точку В?

Решение. Помним, момент — показатель, равный произведению модуля на плечо. Внимательно изучим рисунок. 

Сила тяжести направлена вниз. Плечо — расстояние от точки до линии действия. Получается, им является сторона АС. Поскольку по рисунку один угол прямой, а другой равен 45°, понимаем: треугольник равнобедренный, АС = АВ.

Модуль определяем, используя формулу F = mg = 40 • 10 = 400 Н. Далее ищем момент: M = F • AC = 400 • 0,5 = 200 Н.

Ответ: 200 Н. 

Разобрали тему «Статика» по физике, примеры решения задач. Дополнительно выполнять задания можно на курсах «Уникум» Российского университета дружбы народов. Их преимущества: 

• возможность посещать онлайн-вебинары;
• доступ к учебному порталу Unikum с полезными материалами, тестами;
• скидка на первый год обучения поступающим на коммерческое отделение. 

Содержание данной статьи носит ознакомительный характер. Для подготовки к сдаче ЕГЭ пользуйтесь дополнительными источниками информации!