Что такое статика? Определение и основные понятия

Что такое статика, какими параметрами и описанием она обладает, где и какую роль играет - все эти вопросы мы постараемся рассмотреть в этой статье. А также будет уделено внимание предмету изучения, набору аксиом и взаимосвязи с динамикой. В последних пунктах мы постараемся получить общее представление о динамике, разделе механики, тесно связанным со статикой, и подведем итоги.

Введение

Отвечая на вопрос о том, что такое статика, можно определять ее как один из разделов механики, суть которого заключается в изучении условий равновесия механических системных устройств под влиянием приложения определенной величины силы или момента.

Главные задачи

Основные понятия и определения статики целенаправленно стараются решить две главные проблемы, среди которых:

• Способ сложения сил и приведение системного воздействия сил в простейший вид.
• Попытка определения условий, характеризующих систему сил, воздействующих на тела неподвижного типа.

Чтобы ответить на вопрос «что такое статика?», необходимо знать о наличии абсолютно твердых тел (А. Т. Т.) и материальных точек (М. Т.), которые являются важными составными элементами этого раздела механики.

А. Т. Т. – это тело, обладающее отсутствием деформации между парой точек, в нем. М. Т. можно характеризовать как тело, размерными величинами которого можно пренебрегать.

Существует также понятие механических сил, определяемых количественными мерами взаимодействия механического типа между материальными объектами.

Сила, как правило, подлежит описанию путем определения ее модуля и направлением движения и точкой, к которой прилагают ее, а также является векторной величиной.

Другой частью ответа на вопрос о том, что такое статика, является определение типа систем. Например, существует понятие уравновешенной системы, которая характеризуется постоянным наличием состояния покоя, даже под воздействием определенной силы.

Эквивалентные силы определяются способом их воздействия на твердый объект, а именно тип влияния должен быть одинаковым. Если же набор сил своим воздействием сопоставим с эквивалентом одной подобной величине, то такую силу именуют равнодействующей системой. Все типы воздействий делятся на внутреннюю и внешнюю форму.

Набор аксиом

Аксиомы статики – это набор важных постулатов, которые являются общепринятыми и определяют положение определенных установок.

Силовая система, которую прикладывают к определенной точке материи, может относиться к уравновешенному или эквивалентному нулю, если действие данной системы не может вывести тело из состояния покоя или придает ему инерционную форму. Чтобы приложить к объекту силы, но не нарушить его механический покой, необходимо пользоваться уравновешенной силовой системой.

Утверждения о наличии действия и противодействия гласят, что при любом воздействии одним телом на другое последнее будет оказывать противодействие в равносильном виде. Оно будет обладать аналогичной величиной, но «двигаться» в противоположном направлении.

Говоря о 2 силах, можно утверждать, что их приложение к общему телу будет уравновешенным только в случае, если их показатели воздействия обладают равной величиной и действуют, направляясь в противоположные направления, но находятся на одной прямой.

Понятие равнодействующей утверждает, что такими можно назвать силы, которые прикладываются к общей точке и обладают равной диагональю параллелограмма, построенного на силах, используемых в качестве сторон.

Постановка аксиомы затвердения гласит, что тела, подверженные деформации, но обладающие равновесием, будут им же располагать и после окончания процесса затвердения.

Еще одним основным понятием статики, принявшим форму закона, является аксиома о связях. Она утверждает, что состояние механического типа системы не будет изменяться, если освобождать ее от набора связей, но прикладывать туда же равнодействующие силы, аналогичные величине силы реакции связи.

Общее количество потенциала сил внутреннего типа соответствует нулю.

Главенствующие понятия

Основные понятия и определения статики утверждают, что тело может обладать уравновешенным состоянием, если оно пребывает в покое или передвигается по прямой линии равномерным образом в отношении к определенной системе отсчета инерциального характера.

В соответствии с утверждениями статики, материальный объект считается абсолютно твердым, поскольку изменения размерной величины тела, как правило, оказывают малое воздействие, а потому не сказываются значительным образом на изначальном его размере.

Наличие взаимосвязей

Любое тело может быть подвержено воздействию внешних сил и/или других материальных объектов, которые ограничивают способность к перемещению конкретного тела в «толще» пространства. Такое явление именуют связями. Они включают в себя понятие реакции связи, которое характеризуется как величина силы, воздействующая на тело и устанавливающая ограничение на его способность к передвижению. Если объект закрепить на шарнире, то сам шарнир будет считаться связью, а реакция связи будет определять себя в качестве силы, проходящей сквозь шарнирную ось.

Системное устройство сил

В физике определение статики - это ответвление механики, включающее в себя также понятие системы сил.

Если такую систему, влияющую на твердый объект, субъект может заменять на силовую систему другого типа и не изменять при этом механическое состояние тела, то саму систему можно назвать эквивалентной. Это понятие было рассмотрено выше, но в общих чертах. Если говорить более подробно об этом, то важно помнить, что любая система сил может быть заменима эквивалентной. Такая сила также называется основным вектором силовой системы. Главный момент по отношению к выбранному центру приведения образуется определенной парой сил. Общее значение главного момента соответствует сумме моментов каждой силы системы, относительно центральной точки приведения.

Баланс твердых тел

Утверждение о балансе твердого тела гласит, что рассматриваемый объект можно определять как пребывающий в равновесии в том случае, когда общий показатель суммы всех сил, которые прикладывают к этому объекту и его моментам, соответствует нулю. Любое смещение тела сразу же позволяет нам определять, что его баланс нарушен, а силы обладают потенциалом воздействия выше нуля.

Баланс целостной системы тела

Значение слова "статика" включает в себя также набор условий, при которых сохраняется состояние равновесия системы тел (или тела).

Создать запись условий, характеризующих равновесие системы, можно путем разделения твердого тела на отдельные фрагменты. Далее необходимо записать уравнения, характеризующие состояние равновесия как целостной системы, так и отдельных ее кусочков. Определение части системы позволяет выбирать между разными типами записей, форму их описания и расчетов.

Согласно утверждению 2-го закона Ньютона, можно определить, что тело пребывает в состоянии спокойствия или занято совершением равномерного прямолинейного движения, если геометрический показатель суммы внешнего набора сил, которые прикладывают к телу, соответствует нулю. В таком случае мы можем заключить, что силы, которые прикладывают к телу, уравновешиваются в ходе воздействия друг на друга. Расчеты по определению равнодействующей, предполагают в себе возможность приложения к центру массы тела, всех сил.

Тело, которое не подвергается вращению, может находиться в состоянии равновесия, если показатель каждой силы равнодействующей, прикладываемый к телу, равняется нулю.

Тело, способное вращаться по отношению к определенной оси, обладает равновесием, для которого ноль – это недостаточный показатель равнодействующей.

Влияние силы на вращение определяется не одной ее величиной, но и расстоянием от линии действия силы до оси вращения.

Существует правило моментов, которое гласит, что тело, обладающее неподвижной осью вращения, может находиться в состоянии равновесия, если сумма алгебраического характера каждого момента, приложенного к телу, в сумме и по отношению к относительной силе оси, соответствует нулю.

Взаимосвязь с теоретической механикой

Отвечая на вопрос «что такое статика?», необходимо упомянуть и о ее взаимосвязи с другими науками, одной из которых является теоретическая механика.
Статика входит в набор разделов теории механики, которая занимается изучением общих законов движения механического характера. А также обращает внимание на взаимодействие материальных объектов. По факту, эта наука позиционирует себя в качестве раздела физики; вбирает фундаментальный ряд основ, возведенных в статус аксиом. В ходе своего развития была выделена в самостоятельное научное направление и обладает широкой известностью, что обуславливается важностью приложений в отрасли естествознания и техники.

Связь с изучением сопротивления материалов

Основные понятия и определения, предмет статики тесно связаны с исследованиями в области определения свойств сопротивления материала и служат для этой науки в качестве основы, базы.

Сопротивление материалов – это отрасль механики, изучающая деформацию твердых объектов и обращающая внимание на методологию инженерного ряда расчетов, определяющих показатели прочности, жесткости и устойчивости тел. Одновременно старается соответствовать требованиям надежности, способности долго оставаться в рабочем состоянии, а также изучает вопрос экономичности конкретного материала.

Понятие динамики

В физике статика и динамика между собой являются тесно связанными, но в какой-то мере являются противоположными по способу описания состояния тела.

Динамика – это ответвление науки о механике, целью которой является изучение причин, способных вызвать движение механического типа. Динамика включает в себя оперирование понятиями об энергии, импульсе и его моменте, массе и силе.
Определение динамики и статики в физике имеет четкую характеристику, что обуславливается наличием выведенных наборов законов и аксиом, разделением по типу воздействия на тело и т. д.

Динамика может разделяться на несколько типов, одним из которых является, например, классическая динамика. Она описывает передвижение различного типа объектов, обладающих скоростью, посредством которой они могут преодолевать за секунду, расстояния от доли миллиметра до десятков и сотен километров. Динамика может применяться к различным областям изучения физической науки, например к теории твердых полей.