Физика у Бранку

Занимљиви материјали за ученике и професоре

Равнотежа тела – седми разред

Слагање и разлагање сила

Сила је мера узајамног деловања међу телима и одређена је јачином односно интезитетом, правцем и смером деловања. Нападна тачка силе представља место на (или у) телу у којем сила делује.

sila

Сила која може заменити деловање две или више сила зове се резултанта или резултујућа сила (FR), а силе које она замењује зову се компоненте (F1, F2, …. Поступак налажења резултанте датих сила назива се слагање сила.

Пример 1.

Најједноставнији случај је случај слагања колинеарних сила – силе које делују дуж истог правца.

а) Ако силе имају исти смер тада је резултујућа сила FR=F1+F2.

istir

б) Ако имају супротан и F2>F1 тада је FR=F2–F1.

suprotnir

Специјално, ако су силе истог интезитета резултујућа сила је једнака нули.

Пример 2.

Две силе које делују у међусобно нормалним правцима (под углом од 90°).

devedest

Резултујућа сила се добија након конструисања правоугаоника и има правац његове дијагонале (уколико није прав угао између правца деловања сила конструише се паралелограм и онда резултујућа сила има правац његове дијагонале). Интезитет резултујуће силе добија се преко питагорине теореме.

FR 2=F12+ F22

Пример 3.

Три силе које делују у међусобно нормалним правцима.

trisiledevedeset

У овом примеру одређујемо резултујућу силу FR1 између сила F2 и F3 (као пример1.б)), где је FR1=F3–F2, а након тога FR (као пример 2.) где је FR 2FR12+ F12

Деловање једне сила може се заменити деловањем више компоненти. Поступак налажења компоненти назива се разлагање сила. Разлагање се врши по датим правцима. Најчешће су то правци координатних оса.

Пример4.

Разложити силу на компоненте у датим правцима, дуж x и y осе.

razlaganje

Равнотежа тела и врсте равнотежа

Равнотежа је стање мировања тела или стање равномерно праволинијског кретања тела (нема убрзања).

Тело на које делују две или више сила су у равнотежи ако је њихова резултанта једнака нули.

Део механике у коме се изучава равнотежа тела (односно сила) у условима мировања назива се статика.

Нападна тачка силе Земљине теже је тежиште тела.

Зависно од међусобног положаја ослонца (бела тачка на слици) и тежишта тела (црна тачка на слици) постоје три врсте равнотежа:

а) стабилна – ослонац изнад тежишта (постојана – тело се враћа у њу)

б) лабилна – ослонац испод тежишта (непостојана – тело се никада не враћа у њу)

в) индиферентна – ослонац и тежиште се поклапају (тело остаје у положају у који се постави)

ravnoteza

Полуга

arh2

Полуга је свако чврсто тело које може да се обрће око непокретног ослонца и на које истовремено делују бар две силе са тежњом да изазову супротна обртања око њеног ослонца.

poluga

Крак силе – нормално растојање између ослонца полуге и правца деловања силе, на слици означен са а.

Крак терета – нормално растојање између ослонца полуге и правца деловања тежине терета,  на слици означен са b.

Производ силе и крака назива се момент силеМS=Fa. Јединица је Nm. Момент терета МТ=Qb.

Полуга је у равнотежи када престане да се помера, односно када је момент силе једнак моменту терета. Тада важи закон полуге:

Fa = Qb односно F/Q=b/a

Интезитет силе је онолико пута мањи од тежине терета колико је пута њен крак већи од крака терета.

Врсте полуга

на основу места деловања силе и тежине терета

Двострана полуга

poluga

сила и тежина терета делују са супротних страна у односу на ослонац.

Једнострана

jednostrana

са истих страна у односу на ослонац делују сила и тежина терета.

Пример једностране полуге колица

kolica-07410

на основу дужине крака

разнокрака полуга

различите дужине кракова

Пример кантар за мерење масе

originalslika-9827794

једнакокрака

исте дужине кракова

Пример теразије

scales-of-justice1

 Сила потиска

Сила којом течност делује на тела која се у њој налазе, назива се сила потиска, а само дејство потисак.

Посматрајмо квадар потопљен у течност густине ρ.

potisak

На наспрамне делове бочних страна квадра делују једнаки хидростатички притисци, јер су они на истој дубини (Паскалов закон). Самим тим су једнаке и силе којима течност делује на бочне стране квадра, тако да нема хоризонталног померања квадра.

Течност делује на доњу основу квадра већом силом него што је сила која делује на горњу површ квадра, јер је она на мањој дубини па је мањи и хидростатички притисак. Разлика тих сила је

F2-F1=p2 S-p1 S=S(p2-p1 )=

=S(ρgh2-ρgh1 )=Sρg(h2-h1 )=

=Sρgh=ρgSh=ρgV

Потисак је сила којом течност делује на потопљено тело тежећи да га истисне из своје унутрашњости.

Сила потиска је истог правца као и сила земљине теже, али супротног смера тј. управљена навише. Тако дефинисана сила потиска која делује насупрот сили земљине теже бројно је једнака тежини течности која има запремину једнаку запремини тела, односно, како се обично каже, тежини истиснуте течности.

Fp=ρgV

где је ρ густина течности, g гравитационо убрзање, V запремина потопљеног дела тела.

Ову законитост открио је Архимед и она се формулише као Архимедов закон:

Свако тело потопљено у течност губи привидно од своје тежине онолико колико је тешка њиме истиснута течност.

То можемо представити и формулом

Qу течности=Qу ваздуху Fp

где је

  • Qу течности тежина тела измерена када је тело потопљено у течност
  •  Qу ваздуху тежина тела измерена када је тело у ваздуху
  • Fсила потиска

Пливање тела

Према Архимедовом закону, потисак течности ће бројно бити мањи од силе теже која делује на потопљено тело, ако је густина течности мања од густине тела. Тада ће тело потопљено у течност тонути.

Обратно, ако је густина течности већа од густине тела, потисак је бројно већи од силе теже и тело излази на површину течности (испливава) и у граничном случају плива делимично потопљено у течност.

Kада су густине течности и тела једнаке, сила теже и потисак су једнаки и тело се налази у равнотежи и лебди у течности.

Сви случајеви приказани су на слици.

ravnoteza

Тела направљена од супстанци које имају већу густину од течности, могу пливати, ако се комбинују са другим – специфично лакшим телима.

Бродови пливају – имају гвоздено корито чија је унутрашњост испуњена ваздухом.

Подморнице пливају, тону и лебде јер имају резервоаре у које се доводи или одводи вода чиме се регулише средња густина подморнице.

450px-Submarine_control_surfaces2.svg

Single Post Navigation

2 thoughts on “Равнотежа тела – седми разред

Оставите одговор

Попуните детаље испод или притисните на иконицу да бисте се пријавили:

WordPress.com лого

Коментаришет користећи свој WordPress.com налог. Одјавите се / Промени )

Слика на Твитеру

Коментаришет користећи свој Twitter налог. Одјавите се / Промени )

Фејсбукова фотографија

Коментаришет користећи свој Facebook налог. Одјавите се / Промени )

Google+ photo

Коментаришет користећи свој Google+ налог. Одјавите се / Промени )

Повезивање са %s

%d bloggers like this: