הבדלים בין גרסאות בדף "סטטיקה"

הוסרו 344 בתים ,  לפני 11 שנים
הגהה, הרחבה, סיום שכתוב
מ (מקטלג לעריכה)
(הגהה, הרחבה, סיום שכתוב)
[[Image:Beam in static equilibrium2.svg|framed|בשיווי משקל - סך הכוחות והמומנטים הוא אפס]]
{{לשכתוב|נושא=מדעי הטבע}}
'''סטטיקה''' הינה חקר ה[[כוח (פיזיקה)|כוחות]] הפועלים על גופים הנמצאים במנוחה במערכת שלהם. לדוגמה בניינים נמצאים במנוחה ביחס לכדור הארץ ולכן חקר הכוחות הפועלים בהם שייך לענף הסטטיקה. וזאת למרות שכל כדור הארץ נע בחלל במהירות גדולה מאוד.
הענף מהווה בסיס לחישובי הכוחות הפועלים בבניינים ובהתאם לתוצאות המתקבלות מחשבים את גודל וחוזק רכיבי שלד הבניין. הסטטיקה יחד עם ה[[דינמיקה (מכניקה)|דינמיקה]] מהווים שני ענפים עיקריים המהווים את ה[[מכניקה]].
 
'''סטטיקה''' ( '''Statics''' ) הוא תחום ב[[פיזיקה]] העוסק בחקר ה[[כוח (פיזיקה)|כוחות]] ו[[מומנט|מומנטים]] הפועלים על גופים [[מערכת פיזיקלית|ומערכות פיזיקליות]] הנמצאים במנוחה או ב[[שיווי משקל מכני]] במערכת שלהם, כגון בניינים הנמצאים במנוחה ביחס לכדור הארץ למרות שהוא נע בחלל במהירות גדולה מאוד יחסית לשמש ולכוכבים אחרים.
== ניתוח מערכות בסטטיקה ==
הענף מהווה בסיס לחישובי הכוחות הפועלים בבנייניםב[[בנייה|בניינים]] ובהתאם לתוצאות המתקבלות מחשבים את גודל וחוזק רכיבי שלד הבניין. הסטטיקה יחד עם ה[[דינמיקה (מכניקה)|דינמיקה]] מהווים שני ענפים עיקריים המהווים את ה[[מכניקה]]. יישומי הסטטיקה כוללים תחומים רבים כגון [[הנדסת מכונות]], [[הנדסת בניין]], [[הנדסה אוירונאוטית]], [[הנדסת חלל]], [[הידרוסטטיקה]] ועוד. הבסיס [[פיזיקה|פיזיקלי]] לענף הם [[חוקי התנועה של ניוטון]].
[[תמונה:Normalmg.JPG|שמאל|ממוזער|250px|כשלא פועלים כוחות חיצוניים אנכים,N=mg]]
 
נתבונן בגוף העומד על שולחן או כל משטח אחר.
== ניתוחדוגמאות לניתוח מערכות בסטטיקה ==
פועל עליו כוח המשיכה, ולפי החוק השני של ניוטון
=== גוף על שולחן ===
F=ma כלומר הוא צריך ליפול לתוך השולחן בתאוצה g.
[[תמונה:Normalmg.JPG|שמאל|ממוזער|250px|כשלא פועלים כוחות חיצוניים אנכים, N=mg ]]
הניסיון מראה שזה לא מה שקורה ולכן אנחנו נאלצים למצוא הסבר לתופעה.
ההסברעל הואגוף שהגוף נמשךהעומד על ידישולחן גרםאו השמייםכל ולכןמשטח כביכולאחר נופלפועל עלכוח השולחןהמשיכה,לוחץ עליוולפי ומפעילהחוק עליוהשני כוחשל השווהניוטון לכוח<math>F=ma</math> הפועלהוא עליו,כלומר,אמור לנוע מטה בתאוצה g. בפועל הגוף mgבמנוחה, השולחןתופעה בתגובההמוסברת מפעילעל ידי כוח עלנורמלי הגוף(לפיN שהשולחן בתגובה מפעיל (החוק השלישי של ניוטון, חוק הפעולה והתגובה) בגודל זהה ובכיוון הפוך., הכוחכך הזהששקול נקראהכוחות נורמל,הפועלים כלומרעל ניצב, כיהגוף הוא ניצב למשטחאפס.
את כוח הנורמלי מסמנים באות N גדולה(להבדיל מn קטנה שמייצגת מספר)
ולכן בסופו של דבר שקול הכוחות הפועלים על הגוף הוא 0.
[[תמונה:Normalmgfd.JPG|שמאל|ממוזער|250px|כשלוחצים על גוף כלפי מטה, הנורמל שווה לסכום הmg והכוח הלוחץ]]
 
צריך לשים לב שהN לא תמיד יהיה שווה לmg של הגוף,
|[[תמונה:normalmgfu.JPG|שמאל|ממוזער|250px|כשמפעילים על גוף כוח כלפי מעלה, כוח הנורמל יהיה שווה להפרש הmg עם הכוח]]
אם לוחצים על הגוף כלפי מטה אז הכוח שבו הגוף לוחץ על המשטח יגדל ולכן בתגובה גם הנורמל.
 
[[תמונה:normalmgfu.JPG|שמאל|ממוזער|250px|כשמפעילים על גוף כוח כלפי מעלה, כוח הנורמל יהיה שווה להפרש הmg עם הכוח]]
===גוף תלוי ===
ולהפך, אם נפעיל על הגוף כוח כלפי מעלה,הנורמל שלו יקטן(בהנחה שהכוח כלפי מעלה קטן מmg אחרת הגוף יעלה למעלה בתאוצה)
 
[[תמונה:tmg.jpg|שמאל|ממוזער|250px|חפץ התלוי על חוט אינו נופל מכיוון שהחוט מפעיל כוח T השווה בגודלו שלmg]]
גוף התלוי על חוט שאינו נופל מוסבר על ידי כוח שמופעל על הגוף הקרוי מתיחות T, הנובע מאלסטיות המשטח או החוט, חוט לא אלסטי מספיק אלסטי יקרע ומשטח לא מספיק אלסטי יישבר.
בדומה לכך, חפץ התלוי על חוט, דורש הסבר על כך שאינו נופל.
 
גם כאן ההסבר הוא שהחוט מפעיל כוח על הגוף, כוח שנקרא מתיחות ומסומן בT גדולה (להבדיל מt קטנה המייצגת זמן)
=== מסות קשורות ===
חשוב להבין, שכוחות אלה נובעים מהאלסטיות של המשטח או החוט,חוט לא מספיק אלסטי יקרע, ומשטח לא מספיק אלסטי יישבר.
[[תמונה:Mmh.JPG|שמאל|ממוזער|250px|מכיוון שמסת החוט זניחה, המתיחות לאורכה שווה והיא מפעילה כוח שווה בגודלו על שני הגופים]]
[[מסה|מסות]] M ו m הקשורות אחת לשניה בחוט, ומפעילים כוח F על M ושניהם זזים.
מקרה מעניין הוא מקרה של מאסה M ומאסה m קשורים אחד לשני בחוט.
אם יוזנח כוח החיכוך אינטואיטיבית, יש לבחון אותן כגוף אחד ושהתאוצה תהיה F/m+M.
מפעילים כוח F על M ושניהם זזים.
וניתן להוכיח על פי החוק השני של ניוטון כי הכוחות האופקיים שפועלים על M(האנכיים, כלומר כבידה ונורמלונורמלי מקזזים זה את זה) הם T שמושך אחורה וFו F שמושך קדימה. הכוח היחיד שפועל על m הוא T לכן
כרגיל, נתעלם מכוח החיכוך
האינטואיציה אומרת שיש להסתכל עליהם כגוף אחד ושהתאוצה תהיה F/m+M.
מה שיפה הוא שאפשר להוכיח את זה בעזרת החוק השני של ניוטון,
הכוחות האופקיים שפועלים על M(האנכיים,כלומר כבידה ונורמל מקזזים זה את זה) הם T שמושך אחורה וF שמושך קדימה.
הכוח היחיד שפועל על m הוא T לכן
 
T=ma
(התאוצה זהה כמובן לשני הגופים)
 
=== [[מכונת אטווד]] ===
עודהוא מקרה מעניין הואשל שני גופים בעלי [[מסה|מסות]] m<sub>1</sub> ו-m<sub>2</sub> כך ש m<sub>1</sub><m<sub>2</sub> קשורים בחוט משני צדי [[גלגלת]].
 
עוד מקרה מעניין הוא שני גופים בעלי [[מסה|מסות]] m<sub>1</sub> ו-m<sub>2</sub> כך ש m<sub>1</sub><m<sub>2</sub> קשורים בחוט משני צדי [[גלגלת]].
[[תמונה:Galg.JPG|שמאל|ממוזער|250px|מכיוון שהחוט הוא אותו חוט, מניחים שהוא מפעיל כוח מתיחות זהה בשני הצדדים]]
הכוח הפועל על כל אחד מהם הוא כבידה והמתיחות T לכן
: <math>\ a = g \frac{m_2-m_1}{m_1+m_2}</math>
 
למעשההנוסחא אפשרהמפושטת להמשיך בפישוט הנוסחה, אם במקום m<sub>1</sub> נסמן m ובמקום m<sub>2</sub> נסמן km כאשר k הוא כמובן, היחס בין המאסות. נקבל:
 
: <math>\ a = g \frac{k-1}{1+k} </math>
 
כלומר ה[[תאוצה]] לא תלויה במסות אלא רק ביחס ביניהן.
 
== ראו גם ==
* [[דינמיקה (מכניקה)]]
* [[שיווי משקל מכני]]
* [[מכניקת המוצק]]
== קישורים חיצוניים ==
* [http://www.societyofrobots.com/mechanics_statics.shtml סטטיקה ברובוטיקה (אנגלית)]
 
[[קטגוריה:מכניקה]]
1,349

עריכות