KESEIMBANGAN TERJEMAHAN: PENENTUAN, APLIKASI, CONTOH - FIZIKAL - 2026

The keseimbangan translasi adalah keadaan di mana objek secara keseluruhan adalah apabila semua daya yang bertindak ke atasnya diimbangi, memberikan akibat daya bersih sifar. Secara matematik ia sama dengan mengatakan bahawa F ₁ + F ₂ + F ₃ +…. = 0, di mana F ₁ , F ₂ , F ₃ … adalah daya yang terlibat.

Fakta bahawa badan berada dalam keseimbangan terjemahan tidak bermaksud bahawa ia semestinya dalam keadaan rehat. Ini adalah kes tertentu dari definisi yang diberikan di atas. Objek itu mungkin bergerak, tetapi jika tidak ada pecutan, ini akan menjadi gerakan segiempat yang seragam.

Rajah 1. Keseimbangan terjemahan penting untuk sebilangan besar sukan. Sumber: Pixabay.

Jadi jika badan dalam keadaan rehat, ia berterusan seperti ini. Dan jika sudah mempunyai pergerakan, ia akan mempunyai kelajuan tetap. Secara umum, gerakan objek apa pun adalah komposisi terjemahan dan putaran. Terjemahannya dapat dilihat seperti pada gambar 2: linear atau curvilinear.

Tetapi jika salah satu titik objek tetap, maka satu-satunya peluang untuk bergerak adalah memutar. Contohnya ialah CD, yang pusatnya tetap. CD mempunyai kemampuan untuk berputar di sekitar paksi yang melewati titik itu, tetapi tidak dapat diterjemahkan.

Apabila objek mempunyai titik tetap atau disokong di permukaan, kita bercakap mengenai pautan. Tautan berinteraksi dengan mengehadkan pergerakan yang mampu dibuat oleh objek.

Penentuan keseimbangan terjemahan

Untuk zarah dalam keseimbangan adalah sah untuk memastikan bahawa:

F _R = 0

Atau dalam notasi penjumlahan:

Jelas bahawa untuk badan berada dalam keseimbangan translasi, kekuatan yang bertindak di atasnya mesti dikompensasi dalam beberapa cara, sehingga hasilnya adalah sifar.

Dengan cara ini objek tidak akan mengalami pecutan dan semua zarahnya berada dalam keadaan rehat atau menjalani terjemahan segiempat dengan kelajuan berterusan.

Sekarang jika objek dapat berputar, mereka secara amnya akan. Itulah sebabnya kebanyakan pergerakan terdiri daripada kombinasi terjemahan dan putaran.

Memutar objek

Apabila keseimbangan putaran penting, mungkin diperlukan untuk memastikan objek tidak berputar. Oleh itu, anda harus mengkaji sama ada terdapat tork atau momen yang bertindak di atasnya.

Tork adalah magnitud vektor yang bergantung pada putaran. Ia memerlukan daya untuk diterapkan, tetapi titik penerapan daya juga penting. Untuk memperjelas idea, pertimbangkan objek lanjutan yang daya F bertindak dan mari kita lihat apakah ia mampu menghasilkan putaran mengenai beberapa paksi O.

Telah terpesona bahawa dengan mendorong objek pada titik P dengan kekuatan F, adalah mungkin untuk membuatnya berputar di sekitar titik O, dengan putaran berlawanan arah jarum jam. Tetapi arah di mana daya digunakan juga penting. Sebagai contoh, daya yang dikenakan pada angka di tengah tidak akan membuat objek berputar, walaupun ia pasti dapat menggerakkannya.

Rajah 2. Pelbagai cara menggunakan daya pada objek besar, hanya pada gambar di sebelah kiri paling kiri kesan putaran diperoleh. Sumber: buatan sendiri.

Menggunakan kekuatan secara langsung ke titik O juga tidak akan memusingkan objek. Jadi jelas bahawa untuk mencapai kesan putaran, daya mesti diberikan pada jarak tertentu dari paksi putaran dan garis tindakannya tidak boleh melewati paksi itu.

Definisi daya kilas

Tork atau momen daya, dilambangkan sebagai τ, besarnya vektor yang bertanggungjawab untuk menyatukan semua fakta ini, ditakrifkan sebagai:

Vektor r diarahkan dari paksi putaran ke titik penerapan daya dan penyertaan sudut antara r dan F adalah penting. Oleh itu, besarnya daya kilas dinyatakan sebagai:

Tork paling berkesan berlaku apabila r dan F tegak lurus.

Sekarang, jika diinginkan agar tidak ada putaran atau ini berlaku dengan percepatan sudut berterusan, adalah perlu bahawa jumlah tork yang bertindak pada objek adalah sifar, sama dengan yang dipertimbangkan untuk daya:

Keadaan keseimbangan

Imbangan bermaksud kestabilan, keharmonian dan keseimbangan. Agar pergerakan objek mempunyai ciri-ciri ini, syarat yang dijelaskan dalam bahagian sebelumnya mesti digunakan:

1) F ₁ + F ₂ + F ₃ +…. = 0

2) τ ₁ + τ ₂ + τ ₃ +…. = 0

Keadaan pertama menjamin keseimbangan terjemahan dan kedua, keseimbangan putaran. Kedua-duanya mesti dipenuhi jika objek itu tetap berada dalam keseimbangan statik (tidak ada pergerakan dalam bentuk apa pun).

Permohonan

Keadaan keseimbangan berlaku untuk banyak struktur, kerana ketika bangunan atau objek yang beraneka ragam dibangun, ia dilakukan dengan tujuan agar bahagiannya tetap berada dalam posisi relatif yang sama antara satu sama lain. Dengan kata lain, objek itu tidak terpisah.

Ini penting contohnya ketika membina jambatan yang tetap tegak di bawah kaki, atau ketika merancang struktur yang boleh dihuni yang tidak berubah kedudukan atau cenderung untuk terbalik.

Walaupun dipercayai bahawa gerakan segiempat sama seragam adalah penyederhanaan gerakan yang melampau, yang jarang terjadi di alam, harus diingat bahawa kelajuan cahaya dalam vakum adalah tetap, dan bunyi di udara juga, jika anggap sederhana sebagai homogen.

Dalam banyak struktur mudah alih buatan manusia, penting untuk mengekalkan kelajuan tetap: misalnya, pada eskalator dan barisan pemasangan.

Contoh

Ini adalah latihan ketegangan klasik yang menjadikan lampu tidak seimbang. Lampu diketahui beratnya 15 kg. Cari ukuran tekanan yang diperlukan untuk menahannya dalam kedudukan ini.

Rajah 3. Keseimbangan lampu dijamin dengan menerapkan keadaan keseimbangan translasi. Sumber: buatan sendiri.

Penyelesaian

Untuk menyelesaikannya, kami menumpukan pada simpul di mana ketiga-tiga tali bertemu. Gambarajah badan bebas masing-masing untuk nod dan lampu ditunjukkan dalam gambar di atas.

Berat lampu ialah W = 5 Kg. 9.8 m / s ² = 49 N. Agar lampu berada dalam keseimbangan, memadai syarat keseimbangan pertama dipenuhi:

Tegangan T ₁ dan T ₂ mesti diuraikan:

Ini adalah sistem dua persamaan dengan dua yang tidak diketahui, yang jawapannya adalah: T ₁ = 24.5 N dan T ₂ = 42.4 N.

Rujukan

1. Rex, A. 2011. Asas Fizik. Pearson. 76 - 90.
2. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 1. 7 ^ma . Pembelajaran Ed. Cengage. 120-124.
3. Serway, R., Vulle, C. 2011. Asas Fizik. 9 ^na Ed. Pembelajaran Cengage. 99-112.
4. Tippens, P. 2011. Fizik: Konsep dan Aplikasi. Edisi ke-7. Bukit MacGraw. 71 - 87.
5. Walker, J. 2010. Fizik. Addison Wesley. 332 -346.