Ang
Statics ay ang agham ng mga pamamaraan para sa pagbibilang ng puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga katawan. Ang mga puwersang ito ay may pananagutan sa pagpapanatili ng balanse, paglipat ng mga katawan o pagbabago ng kanilang hugis. Sa pang-araw-araw na buhay, makikita mo ang maraming iba't ibang mga halimbawa araw-araw. Ang mga pagbabago sa paggalaw at hugis ay mahalaga sa functionality ng parehong gawa ng tao at natural na mga bagay.
Ang konsepto ng statics
Ang mga pundasyon ng statics ay inilatag mahigit 2200 taon na ang nakalilipas, nang ang sinaunang Greek mathematician na si Archimedes at iba pang mga siyentipiko noong panahong iyon ay nag-aaral ng mga katangian ng amplifying at nag-imbento ng mga simpleng mekanismo gaya ng lever at axle. Ang statics ay isang sangay ng mechanics na tumatalakay sa mga puwersang kumikilos sa mga katawan na nakapahinga sa ilalim ng kondisyon ng equilibrium.
Ito ang sangay ng physics na ginagawang posible ang analytical at graphical na mga pamamaraan na kailangan upang matukoy at mailarawan ang mga hindi kilalang pwersang ito. Ang seksyong "statics" (physics) ay gumaganap ng mahalagang papel sa maraming sangay ng engineering, mekanikal,sibil, abyasyon at bioengineering, na tumatalakay sa iba't ibang epekto ng mga puwersa. Kapag ang katawan ay nagpapahinga o gumagalaw sa isang pare-parehong bilis, pagkatapos ay pinag-uusapan natin ang lugar na ito ng pisika. Ang statics ay ang pag-aaral ng katawan sa balanse.
Ang mga pamamaraan at resulta ng sangay ng agham na ito ay napatunayang partikular na kapaki-pakinabang sa disenyo ng mga gusali, tulay at dam, pati na rin ang mga crane at iba pang katulad na mekanikal na kagamitan. Upang makalkula ang mga sukat ng naturang mga istruktura at kagamitan, dapat munang matukoy ng mga arkitekto at inhinyero ang mga puwersang kumikilos sa kanilang magkakaugnay na bahagi.
Axioms of statics
Ang
Statics ay isang sangay ng physics na nag-aaral sa mga kondisyon kung saan nananatili ang mekanikal at iba pang mga system sa isang partikular na estado na hindi nagbabago sa paglipas ng panahon. Ang seksyong ito ng pisika ay batay sa limang pangunahing axiom:
1. Ang isang matibay na katawan ay nasa isang estado ng static na equilibrium kung ang dalawang puwersa ng parehong intensity ay kumilos dito, nakahiga sa parehong linya ng pagkilos at nakadirekta sa magkasalungat na direksyon kasama ang parehong linya.
2. Ang isang matibay na katawan ay mananatili sa isang static na estado hanggang sa ito ay maapektuhan ng mga panlabas na puwersa o isang sistema ng mga puwersa.
3. Ang resulta ng dalawang pwersa na kumikilos sa parehong materyal na punto ay katumbas ng vector sum ng dalawang pwersa. Ang axiom na ito ay sumusunod sa prinsipyo ng vector summation.
4. Dalawang nakikipag-ugnayang katawan ang tumutugon sa isa't isa na may dalawang puwersa na magkaparehong intensidad sa magkasalungat na direksyon kasama ang parehong linya ng pagkilos. Itoang axiom ay tinatawag ding prinsipyo ng aksyon at reaksyon.
5. Kung ang isang deformable na katawan ay nasa estado ng static na balanse, hindi ito maaabala kung ang pisikal na katawan ay mananatili sa isang solidong estado. Ang axiom na ito ay tinatawag ding solidification principle.
Mechanics at mga seksyon nito
Physics sa Greek (physikos - "natural" at "physis" - "nature") ay literal na nangangahulugang ang agham na tumatalakay sa kalikasan. Sinasaklaw nito ang lahat ng kilalang batas at katangian ng bagay, gayundin ang mga puwersang kumikilos dito, kabilang ang gravity, init, liwanag, magnetism, kuryente at iba pang pwersa na maaaring magbago sa mga pangunahing katangian ng mga bagay. Ang isa sa mga sangay ng agham ay ang mekanika, na kinabibilangan ng mahahalagang subsection gaya ng statics at dynamics, pati na rin ang kinematics.
Ang mekanika ay isang sangay ng physics na nag-aaral ng mga puwersa, bagay o katawan na nakapahinga o gumagalaw. Ito ay isa sa pinakamalaking entidad sa larangan ng agham at teknolohiya. Kasama sa mga gawain sa static ang pag-aaral ng estado ng mga katawan sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang pwersa. Ang kinematics ay isang sangay ng physics (mechanics) na nag-aaral sa paggalaw ng mga bagay, anuman ang mga puwersang sanhi ng paggalaw.
Theoretical mechanics: statics
Ang
Mechanics ay isang pisikal na agham na isinasaalang-alang ang pag-uugali ng mga katawan sa ilalim ng pagkilos ng mga puwersa. Mayroong 3 kategorya ng mekanika: ganap na matibay na katawan, deformable na katawan at likido. Ang matibay na katawan ay isang katawan na hindi nababago sa ilalim ng pagkilos ngpwersa. Ang theoretical mechanics (statics - bahagi ng mechanics ng isang ganap na matibay na katawan) ay kinabibilangan din ng dynamics, na, naman, ay nahahati sa kinematics at kinetics.
Ang mechanics ng isang deformable body ay tumatalakay sa distribusyon ng mga puwersa sa loob ng katawan at ang mga resultang deformation. Ang mga panloob na puwersa na ito ay nagdudulot ng ilang mga stress sa katawan, na sa kalaunan ay maaaring humantong sa pagbabago sa mismong materyal. Ang mga isyung ito ay pinag-aaralan sa mga kursong strength-of-materials.
Ang fluid mechanics ay isang sangay ng mechanics na tumatalakay sa distribusyon ng mga puwersa sa loob ng mga likido o gas. Ang mga likido ay malawakang ginagamit sa engineering. Maaari silang mauri bilang incompressible o compressible. Kasama sa mga application ang hydraulics, aerospace at marami pa.
Ang konsepto ng dynamics
Ang
Dynamics ay tumatalakay sa puwersa at paggalaw. Ang tanging paraan upang baguhin ang paggalaw ng isang katawan ay ang paggamit ng puwersa. Kasama ng puwersa, pinag-aaralan ng dynamics ang iba pang mga pisikal na konsepto, kabilang dito ang mga sumusunod: enerhiya, momentum, banggaan, center of gravity, torque at moment of inertia.
Ang
Static at dynamic ay ganap na magkasalungat na estado. Ang dinamika ay ang pag-aaral ng mga katawan na wala sa ekwilibriyo, at ang acceleration ay nangyayari. Ang kinetics ay ang pag-aaral ng mga puwersa na nagdudulot ng paggalaw, o ang mga puwersa na nagreresulta mula sa paggalaw. Hindi tulad ng isang konsepto bilang statics, ang kinematics ay ang doktrina ng paggalaw ng isang katawan, na hindi isinasaalang-alang ang katotohanan nakung paano ginawa ang kilusan. Minsan ito ay tinutukoy bilang "geometry ng paggalaw".
Kinematics
Ang mga prinsipyo ng kinematic ay kadalasang ginagamit upang suriin ang pagtukoy ng posisyon, bilis at acceleration sa iba't ibang bahagi ng kagamitan sa panahon ng operasyon nito. Isinasaalang-alang ng Kinematics ang paggalaw ng isang punto, isang katawan, at isang sistema ng mga katawan nang hindi isinasaalang-alang ang mga sanhi ng paggalaw. Ang paggalaw ay inilalarawan ng isang vector ng mga dami tulad ng displacement, velocity, at acceleration kasama ng isang indikasyon ng isang frame of reference. Ang iba't ibang problema sa kinematics ay nalulutas gamit ang equation of motion.
Mechanics - statics: pangunahing dami
Ang kasaysayan ng mekanika ay sumasaklaw ng higit sa isang siglo. Ang mga pangunahing prinsipyo ng statics ay binuo ng matagal na ang nakalipas. Ang lahat ng uri ng lever, inclined planes at iba pang prinsipyo ay kailangan sa mga unang sibilisasyon upang makabuo, halimbawa, ng mga malalaking istruktura gaya ng mga pyramids.
Ang mga pangunahing dami sa mekanika ay haba, oras, masa at puwersa. Ang unang tatlo ay tinatawag na ganap, independiyente sa bawat isa. Ang puwersa ay hindi isang ganap na halaga dahil ito ay nauugnay sa masa at mga pagbabago sa bilis.
Haba
Ang
Length ay isang value na ginagamit upang ilarawan ang posisyon ng isang punto sa espasyo na nauugnay sa isa pang punto. Ang distansyang ito ay tinatawag na karaniwang yunit ng haba. Ang karaniwang tinatanggap na karaniwang yunit para sa pagsukat ng haba ay ang metro. Ang pamantayang itobinuo at napabuti sa paglipas ng mga taon. Sa una, ito ay isang sampung-milyong bahagi ng ibabaw na quadrant ng mundo, kung saan medyo mahirap gumawa ng mga sukat. Noong Oktubre 20, 1983, ang metro ay tinukoy bilang ang haba ng landas na dinaanan ng liwanag sa isang vacuum sa 1/299.792.458 ng isang segundo.
Oras
Ang oras ay isang tiyak na agwat sa pagitan ng dalawang kaganapan. Ang karaniwang tinatanggap na karaniwang yunit ng oras ay ang pangalawa. Ang pangalawa ay orihinal na tinukoy bilang 1/86.4 ng mean rotational period ng Earth sa axis nito. Noong 1956, ang kahulugan ng isang segundo ay pinahusay sa 1/31.556 ng oras na kinakailangan para sa Earth upang makumpleto ang isang rebolusyon sa paligid ng Araw.
Misa
Ang
Misa ay isang pag-aari ng bagay. Maaari itong isipin bilang ang dami ng bagay na nakapaloob sa katawan. Tinutukoy ng kategoryang ito ang epekto ng gravity sa katawan at paglaban sa pagbabago sa paggalaw. Ang paglaban sa pagbabago sa paggalaw ay tinatawag na inertia, na resulta ng masa ng katawan. Ang karaniwang tinatanggap na yunit ng masa ay ang kilo.
Power
Ang
Ang puwersa ay isang hinango na yunit, ngunit isang napakahalagang yunit sa pag-aaral ng mekanika. Ito ay madalas na tinukoy bilang ang pagkilos ng isang katawan sa isa pa, at maaaring o hindi maaaring resulta ng direktang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga katawan. Ang mga puwersa ng gravitational at electromagnetic ay mga halimbawa ng resulta ng naturang epekto. Mayroong dalawang mga prinsipyo ng impluwensya, ng mga puwersa na may posibilidad na baguhin ang mga paggalaw ng sistema at may posibilidad na baguhinmga pagpapapangit. Ang pangunahing yunit ng puwersa ay ang Newton sa SI system at ang pound sa English system.
Equilibrium equation
Static ay nangangahulugan na ang mga bagay na pinag-uusapan ay ganap na solid. Ang kabuuan ng lahat ng pwersang kumikilos sa isang katawan sa pahinga ay dapat na katumbas ng zero, iyon ay, ang mga puwersang kasangkot ay nagbabalanse sa isa't isa at hindi dapat magkaroon ng tendensya para sa mga puwersa na may kakayahang iikot ang katawan sa anumang axis. Ang mga kundisyong ito ay independiyente sa isa't isa, at ang pagpapahayag ng mga ito sa anyong matematikal ay bumubuo ng tinatawag na equilibrium equation.
May tatlong equilibrium equation, at samakatuwid ay tatlong hindi kilalang pwersa lamang ang maaaring kalkulahin. Kung mayroong higit sa tatlong hindi kilalang pwersa, nangangahulugan ito na mayroong higit pang mga bahagi sa istraktura o makina kaysa sa kinakailangan upang suportahan ang ilang partikular na pagkarga, o na mayroong higit pang mga paghihigpit kaysa kinakailangan upang pigilan ang katawan mula sa paggalaw.
Ang ganitong mga hindi kinakailangang bahagi o mga hadlang ay tinatawag na redundant (halimbawa, ang isang table na may apat na paa ay may isang redundant), at ang sistema ng mga puwersa ay statically indeterminate. Ang bilang ng mga equation na available sa statics ay limitado, dahil ang anumang matibay na katawan ay nananatiling solid sa anumang kundisyon, anuman ang hugis at sukat.
