Статика – денелердин өз ара аракеттенүү күчүн сандык эсептөө ыкмалары жөнүндөгү илим. Бул күчтөр тең салмактуулукту сактоо, денелерди кыймылдатуу же алардын формасын өзгөртүү үчүн жооптуу. Күнүмдүк жашоодо сиз күн сайын көптөгөн ар кандай мисалдарды көрө аласыз. Кыймыл жана форманы өзгөртүү техногендик жана табигый объектилердин иштеши үчүн маанилүү.
Статика түшүнүгү
Статиканын пайдубалы мындан 2200 жыл мурун байыркы грек математиги Архимед жана ошол кездеги башка илимпоздор күчтөндүрүү касиеттерин изилдеп, рычаг жана ок сыяктуу жөнөкөй механизмдерди ойлоп таап жатышканда түптөлгөн. Статика – механиканын бир бөлүмү, ал тең салмактуулук шартында тынч абалда турган денелерге таасир этүүчү күчтөрдү карайт.
Бул белгисиз күчтөрдү аныктоо жана сүрөттөө үчүн зарыл болгон аналитикалык жана графикалык процедураларды мүмкүн кылган физиканын тармагы. "Статика" (физика) бөлүмү инженериянын көптөгөн тармактарында маанилүү роль ойнойт, механикалык,күчтөрдүн ар кандай таасирлери менен алектенген жарандык, авиация жана биоинженерия. Дене эс алууда же бирдей ылдамдыкта кыймылдаганда, биз физиканын бул чөйрөсү жөнүндө сөз болуп жатат. Статика - дененин тең салмактуулугун изилдөө.
Илимдин бул тармагынын ыкмалары жана натыйжалары имараттарды, көпүрөлөрдү жана плотиналарды, ошондой эле крандарды жана башка ушул сыяктуу механикалык түзүлүштөрдү долбоорлоодо өзгөчө пайдалуу болду. Мындай конструкциялардын жана жабдуулардын өлчөмдөрүн эсептей алуу үчүн архитекторлор жана инженерлер адегенде алардын бири-бири менен байланышкан бөлүктөрүнө таасир этүүчү күчтөрдү аныкташы керек.
Статика аксиомалары
Статика – физиканын механикалык жана башка системалардын убакыттын өтүшү менен өзгөрбөгөн белгилүү абалда калуу шарттарын изилдөөчү бөлүмү. Физиканын бул бөлүмү беш негизги аксиомага негизделген:
1. Катуу дене статикалык тең салмактуулук абалында болот, эгерде ага бирдей интенсивдүүлүктөгү эки күч аракет кылып, бир аракет сызыгында жатса жана бир сызык боюнча карама-каршы багыттар боюнча багытталса.
2. Катуу денеге тышкы күчтөр же күчтөр системасы таасир этмейинче статикалык абалда кала берет.
3. Бир эле материалдык чекитте аракеттенген эки күчтүн натыйжасы эки күчтүн вектордук суммасына барабар. Бул аксиома вектордук кошуу принцибине баш ийет.
4. Өз ара аракеттенүүчү эки дене бир эле аракет сызыгында карама-каршы багытта бирдей интенсивдүү эки күч менен бири-бирине реакция кылат. Булаксиома аракет жана реакция принциби деп да аталат.
5. Деформациялануучу дене статикалык тең салмактуулук абалында болсо, физикалык дене катуу абалда калса, ал бузулбайт. Бул аксиома катуулануу принциби деп да аталат.
Механика жана анын бөлүмдөрү
Физика грек тилинен которгондо (physikos - "табигый" жана "physis" - "жаратылыш") түз маанисинде жаратылышты караган илим дегенди билдирет. Ал заттын бардык белгилүү мыйзамдарын жана касиеттерин, ошондой эле ага таасир этүүчү күчтөрдү, анын ичинде тартылуу, жылуулук, жарык, магнетизм, электр жана башка нерселердин негизги мүнөздөмөлөрүн өзгөртө турган күчтөрдү камтыйт. Илимдин тармактарынын бири механика болуп саналат, ал статика жана динамика, ошондой эле кинематика сыяктуу маанилүү бөлүмдөрдү камтыйт.
Механика – физиканын тынч же кыймылда турган күчтөрдү, нерселерди же денелерди изилдөөчү тармагы. Бул илим жана техника тармагындагы эң ири ишканалардын бири. Статиканын милдеттерине ар кандай күчтөрдүн таасири астында денелердин абалын изилдөө кирет. Кинематика – физиканын (механиканын) кыймылды пайда кылган күчтөргө карабастан нерселердин кыймылын изилдөөчү тармагы.
Теориялык механика: статика
Механика – физикалык илим, ал күчтөрдүн таасири астында денелердин жүрүм-турумун карайт. Механиканын 3 категориясы бар: абсолюттук катуу дене, деформациялануучу денелер жана суюктук. Катуу дене – таасири астында деформацияланбаган денекүчтөр. Теориялык механика (статика – абсолюттук катуу дененин механикасынын бөлүгү) динамиканы да камтыйт, ал өз кезегинде кинематика жана кинетика болуп бөлүнөт.
Деформациялануучу дененин механикасы дененин ичиндеги күчтөрдүн бөлүштүрүлүшү жана андан пайда болгон деформациялар менен алектенет. Бул ички күчтөр денеде белгилүү бир стресстерди пайда кылат, алар акырында материалдын өзүндө өзгөрүүгө алып келиши мүмкүн. Бул маселелер материалдын бекемдиги курстарында окулат.
Суюктук механикасы – механиканын суюктуктар же газдар ичиндеги күчтөрдүн бөлүштүрүлүшүн караган бир бөлүмү. Суюктуктар инженерияда кеңири колдонулат. Аларды кысылбаган же кысылган деп бөлүүгө болот. Колдонмолорго гидравлика, аэрокосмостук жана башка көптөгөн нерселер кирет.
Динамика түшүнүгү
Динамика күч жана кыймыл менен алектенет. Дененин кыймылын өзгөртүүнүн жалгыз жолу - күч колдонуу. Күч менен катар динамика башка физикалык түшүнүктөрдү да изилдейт, алардын арасында: энергия, импульс, кагылышуу, тартылуу борбору, момент жана инерция моменти.
Статикалык жана динамикалык таптакыр карама-каршы жагдайлар. Динамика – бул тең салмактуулукта болбогон жана ылдамдануу пайда болгон денелерди изилдөө. Кинетика - кыймылды пайда кылган күчтөрдү же кыймылдан келип чыккан күчтөрдү изилдөө. Статика сыяктуу түшүнүктөн айырмаланып, кинематика дененин кыймылы жөнүндөгү окуу болуп саналат, алкыймыл кандайча жасалат. Ал кээде "кыймылдын геометриясы" деп да аталат.
Кинематика
Кинематикалык принциптер көбүнчө жабдуунун ар кандай бөлүктөрүндө анын иштөө учурунда абалын, ылдамдыгын жана ылдамдыгын аныктоону талдоо үчүн колдонулат. Кинематика чекиттин, дененин жана денелер системасынын кыймылын кыймылдын себептерин карабастан карайт. Кыймыл орун алмаштыруу, ылдамдык жана ылдамдануу сыяктуу чоңдуктардын вектору менен жана эталондук системанын көрсөткүчү менен сүрөттөлөт. Кинематикадагы ар кандай маселелер кыймылдын теңдемеси аркылуу чечилет.
Механика - статика: негизги чоңдуктар
Механиканын тарыхы бир кылымдан ашык убакытты камтыйт. Статиканын негизги принциптери көп убакыт мурун иштелип чыккан. Эрте цивилизацияларда, мисалы, пирамидалар сыяктуу эбегейсиз зор курулуштарды куруу үчүн ар кандай рычагдар, жантайыңкы учактар жана башка принциптер керек болгон.
Механикадагы негизги чоңдуктар - узундук, убакыт, масса жана күч. Биринчи үчөө бири-биринен көз карандысыз, абсолюттук деп аталат. Күч абсолюттук маани эмес, анткени ал массага жана ылдамдыктын өзгөрүшүнө байланыштуу.
Узундук
Узундук – башка чекитке салыштырмалуу мейкиндиктеги чекиттин абалын сүрөттөө үчүн колдонулган маани. Бул аралык узундуктун стандарттык бирдиги деп аталат. Узундукту өлчөө үчүн жалпы кабыл алынган стандарттык бирдик метр болуп саналат. Бул стандартжылдар бою өнүккөн жана өркүндөтүлгөн. Башында ал жер бетинин квадрантынын он миллиондон бир бөлүгү болгон, аны менен өлчөөлөрдү жүргүзүү абдан кыйын болгон. 1983-жылдын 20-октябрында метр жарыктын вакуумда 1/299,792,458 секундада басып өткөн жолунун узундугу катары аныкталган.
Убакыт
Убакыт - эки окуянын ортосундагы белгилүү бир интервал. Убакыттын жалпы кабыл алынган стандарттык бирдиги экинчи болуп саналат. Экинчиси алгач Жердин өз огунда орточо айлануу мезгилинин 1/86,4 бөлүгү катары аныкталган. 1956-жылы секунданын аныктамасы Жердин Күндү бир айлануусун аяктаган убакыттын 1/31,556сына чейин жакшыртылды.
Масса
Масса – заттын касиети. Аны денедеги заттын көлөмү катары кароого болот. Бул категория гравитациянын денеге тийгизген таасирин жана кыймылдын өзгөрүшүнө каршылыгын аныктайт. Кыймылдын өзгөрүшүнө бул каршылык дененин массасынын натыйжасы болгон инерция деп аталат. Массанын жалпы кабыл алынган бирдиги - килограмм.
Күч
Күч – бул туунду бирдик, бирок механиканы изилдөөдө абдан маанилүү бирдик. Ал көбүнчө бир дененин экинчи денеге болгон аракети катары аныкталат жана денелердин ортосундагы түз байланыштын натыйжасы болушу мүмкүн же болбошу мүмкүн. Гравитациялык жана электромагниттик күчтөр мындай таасирдин натыйжасына мисал боло алат. Таасир кылуунун эки принциби бар: системанын кыймылын өзгөртүүгө ыктаган жана ыктаган күчтөрдеформациялар. Күчтүн негизги бирдиги SI системасында Ньютон жана англис системасында фунт болуп саналат.
Тең салмактуулук теңдемелери
Статикалык каралып жаткан объекттердин таптакыр катуу экенин билдирет. Тынчтык абалындагы денеге таасир этүүчү бардык күчтөрдүн суммасы нөлгө барабар болушу керек, башкача айтканда, катышкан күчтөр бири-бирин тең салмактап турат жана денени кандайдыр бир огтун айланасында айлантууга жөндөмдүү күчтөрдүн тенденциясы болбошу керек. Бул шарттар бири-биринен көз каранды эмес жана алардын математикалык түрдө туюнтушу тең салмактуулук теңдемелери деп аталган нерсени түзөт.
Үч тең салмактуулук теңдемеси бар, ошондуктан үч гана белгисиз күчтү эсептөөгө болот. Эгерде үчтөн ашык белгисиз күчтөр бар болсо, анда бул түзүмдө же машинада белгилүү жүктөрдү көтөрүү үчүн талап кылынгандан көп бөлүкчөлөр бар экенин же дененин кыймылын токтотуу үчүн зарыл болгон чектөөлөрдөн көбүрөөк экенин билдирет.
Мындай керексиз компоненттер же чектөөлөр ашыкча деп аталат (мисалы, төрт буттуу столдун бир ашыкчасы бар) жана күчтөрдүн системасы статикалык жактан аныкталбаган. Статикада жеткиликтүү теңдемелердин саны чектелген, анткени ар кандай катуу дене формасына жана өлчөмүнө карабастан, бардык шарттарда катуу бойдон кала берет.
