Statik ist der Zweig der Mechanik, die mit der Analyse von Lasten (Kraft, Drehmoment/Moment) auf physischen Systemen im statischen Gleichgewicht, d. h. in einem Staat betroffen ist, wo sich die Verhältnispositionen von Subsystemen mit der Zeit nicht ändern, oder wo Bestandteile und Strukturen an einer unveränderlichen Geschwindigkeit sind. Wenn im statischen Gleichgewicht das System entweder ruhig, oder sein Zentrum von Massenbewegungen an der unveränderlichen Geschwindigkeit ist.

Nach dem ersten Gesetz des Newtons deutet diese Situation an, dass die Nettokraft und das Nettodrehmoment (auch bekannt als Moment der Kraft) auf jedem Teil des Systems Null sind. Von dieser Einschränkung können solche Mengen wie Betonung oder Druck abgeleitet werden. Die Nettokräfte, die Null gleichkommen, sind als die erste Bedingung für das Gleichgewicht bekannt, und die Nettodrehmoment-Entsprechen-Null ist als die zweite Bedingung für das Gleichgewicht bekannt. Sieh statisch bestimmt.

Vektoren

Ein Skalar ist eine Menge wie Masse oder Temperatur, die nur einen Umfang hat. Ein Vektor ist eine Menge, die sowohl einen Umfang als auch eine Richtung hat. Es gibt viele Notationen, um einen Vektoren zu identifizieren, die allgemeinsten sind:

• Ein kühner seitiger Charakter V
• Ein unterstrichener Charakter
• Ein Charakter mit einem Pfeil darüber.

Vektoren können mit dem Parallelogramm-Gesetz oder dem Dreieck-Gesetz hinzugefügt werden. Vektoren enthalten Bestandteile in orthogonalen Basen. Einheitsvektoren i, j, und k sind durch die Tagung entlang dem x, y, und z Richtungen.

Kraft

Kraft ist die Handlung eines Körpers auf einem anderen. Eine Kraft neigt dazu, einen Körper in der Richtung auf seine Handlung zu bewegen. Die Handlung einer Kraft wird durch seinen Umfang, durch die Richtung seiner Handlung, und durch seinen Punkt der Anwendung charakterisiert. So ist Kraft eine Vektor-Menge, weil seine Wirkung von der Richtung sowie vom Umfang der Handlung abhängt. (Meriam 2007 p. 23)

Kräfte werden entweder als der Kontakt oder als die Körperkräfte klassifiziert. Eine Kontakt-Kraft wird durch den direkten physischen Kontakt erzeugt; ein Beispiel ist die Kraft, die auf einen Körper durch eine Unterstützen-Oberfläche ausgeübt ist. Andererseits wird eine Körperkraft auf Grund von der Position eines Körpers innerhalb eines Kraft-Feldes wie ein magnetisches oder elektrisches Gravitationsfeld erzeugt. Ein Beispiel einer Körperkraft ist Ihr Gewicht. (Meriam 2007 p. 24)

Moment einer Kraft

Zusätzlich zur Tendenz, einen Körper in der Richtung auf seine Anwendung zu bewegen, kann eine Kraft auch dazu neigen, einen Körper über eine Achse rotieren zu lassen. Die Achse kann jede Linie sein, die sich weder schneidet noch zur Linie der Handlung der Kraft parallel ist. Diese Rotationstendenz ist als der Moment M der Kraft bekannt. Moment wird auch Drehmoment genannt.

Der Umfang des Moments einer Kraft an einem Punkt O, ist der rechtwinkligen Entfernung von O bis die Linie der Handlung von F gleich, der mit dem Umfang der Kraft multipliziert ist. Einfach der Umfang des Moments wird als definiert

M = Fd

F = Die Kraft hat angewandt

d = Die rechtwinklige Entfernung von der Achse bis die Linie der Handlung der Kraft. Normalerweise gekennzeichnet als der Moment-Arm.

Die Richtung des Moments wird durch die Regel der rechten Hand gegeben, wo entgegen dem Uhrzeigersinn (CCW) außer der Seite ist, und im Uhrzeigersinn (CW) in die Seite ist. Die Moment-Richtung kann durch das Verwenden einer festgesetzten Zeichen-Tagung, wie ein Pluszeichen (+) seit gegen den Uhrzeigersinn Momenten und minus das Zeichen (-) seit im Uhrzeigersinn Momenten, oder umgekehrt verantwortlich gewesen werden. Momente können zusammen als Vektoren hinzugefügt werden.

Einer der nützlichsten Grundsätze der Mechanik ist der Lehrsatz von Varignon, der feststellt, dass der Moment einer Kraft über jeden Punkt der Summe der Momente der Bestandteile der Kraft über denselben Punkt gleich ist.

Gleichgewicht-Gleichungen

Das statische Gleichgewicht einer Partikel ist ein wichtiges Konzept in der Statik. Eine Partikel ist im Gleichgewicht nur, wenn das Endergebnis aller Kräfte, die der Partikel folgen, der Null gleich ist. In einem rechteckigen Koordinatensystem können die Gleichgewicht-Gleichungen durch drei Skalargleichungen vertreten werden, wo die Summe von Kräften in allen drei Richtungen der Null gleich ist. Eine Technikanwendung dieses Konzepts bestimmt die Spannungen von bis zu drei Kabeln unter der Last, zum Beispiel die Kräfte, die auf jedes Kabel eines Hebezeugs ausgeübt sind, das einen Gegenstand oder Kerl-Leitungen hebt, die einen heißen Luftballon zum Boden zurückhalten.

Moment der Trägheit

In der klassischen Mechanik, Moment der Trägheit, hat auch Massenmoment, Rotationsträgheit, polarer Moment der Trägheit der Masse oder der winkeligen Masse genannt, (SI-Einheitskg · M ²) ist ein Maß eines Widerstands eines Gegenstands gegen Änderungen zu seiner Folge. Es ist die Trägheit eines rotierenden Körpers in Bezug auf seine Folge. Der Moment der Trägheit spielt ziemlich gleiche Rolle in der Rotationsdynamik, wie Masse in der geradlinigen Dynamik tut, die Beziehung zwischen winkeligem Schwung und winkeliger Geschwindigkeit, Drehmoment und winkeliger Beschleunigung und mehreren anderen Mengen beschreibend. Das Symbol I und manchmal J wird gewöhnlich verwendet, um sich auf den Moment der Trägheit oder polarer Moment der Trägheit zu beziehen.

Während eine einfache Skalarbehandlung des Moments der Trägheit für viele Situationen genügt, erlaubt eine fortgeschrittenere Tensor-Behandlung die Analyse solcher komplizierten Systeme als Kreisel und gyroscopic Bewegung.

Das Konzept wurde von Leonhard Euler in seinem Buch Theoria motus corporum solidorum seu rigidorum 1765 eingeführt. [1] In diesem Buch hat er den Moment der Trägheit und vieler zusammenhängender Konzepte wie die Hauptachse der Trägheit besprochen.

Festkörper

Statik wird in der Analyse von Strukturen zum Beispiel in der architektonischen und strukturellen Technik verwendet. Die Kraft von Materialien ist ein zusammenhängendes Feld der Mechanik, die sich schwer auf die Anwendung des statischen Gleichgewichts verlässt. Ein Schlüsselkonzept ist das Zentrum des Ernstes eines Körpers ruhig: Es vertritt einen imaginären Punkt, an dem die ganze Masse eines Körpers wohnt. Die Position des Punkts hinsichtlich der Fundamente, auf denen ein Körper liegt, bestimmt seine Stabilität zu kleinen Bewegungen. Wenn das Zentrum des Ernstes außerhalb der Fundamente besteht, dann ist der Körper nicht stabil, weil es ein stellvertretendes Drehmoment gibt: Jede kleine Störung wird den Körper veranlassen, zu fallen oder zu wackeln. Wenn das Zentrum des Ernstes innerhalb der Fundamente besteht, ist der Körper stabil, da kein Nettodrehmoment dem Körper folgt. Wenn das Zentrum des Ernstes mit den Fundamenten zusammenfällt, dann, wie man sagt, ist der Körper metastable.

Flüssigkeiten

Hydrostatik, auch bekannt als flüssige Statik, sind die Studie von Flüssigkeiten ruhig. Das analysiert Körper von Flüssigkeit im statischen Gleichgewicht. Die Eigenschaft jeder Flüssigkeit ist ruhig, dass die auf jede Partikel der Flüssigkeit ausgeübte Kraft dasselbe an allen Punkten an derselben Tiefe (oder Höhe) innerhalb der Flüssigkeit ist. Wenn die Nettokraft größer ist als Null, wird sich die Flüssigkeit in der Richtung auf die resultierende Kraft bewegen. Dieses Konzept wurde zuerst in einer ein bisschen verlängerten Form vom französischen Mathematiker und Philosophen Blaise Pascal 1647 formuliert und wäre später als das Gesetz von Pascal bekannt. Dieses Gesetz hat viele wichtige Anwendungen in der Hydraulik. Archimedes, Abū Rayhān al-Bīrūnī, Al-Khazini und Galileo Galilei war auch Hauptzahlen in der Entwicklung der Hydrostatik.

Siehe auch

• Dynamik
• Mechanisches Gleichgewicht
• Feste Mechanik
• Diagramm von Cremona
• Meriam, James L. und L. Glenn Kraige. Technikmechanik. 6. Hrsg. Hoboken, N.J.: John Wiley & Sons, 2007. Druck.

Referenzen

Links

• Online-Test der Statik Begriffskenntnisse (beabsichtigt für Lehrer)
• Freie Technikstatik-Lernsoftware mit ungefähr 300 interaktiven Übungen mit Hinweisen und Feed-Back: Carnegie Mellon das Offene Lernen der Initiative
• Statik für die Robotertechnik
• http://www.engin.brown.edu/courses/en3/Notes/Statics/Introduction/Introduction.pdf
• http://emweb.unl.edu/negahban/em223/intro.htm