物理と工学の勉強では、静的システムにおける力分析の実行方法を理解することは重要です。静的システムは、アクセラレーションを経験しないものです。つまり、それらに対するすべての力がバランスが取れるということです。この記事では、主要な概念、手順、および例を含む力分析を実施するプロセスについて説明します。

静的システムを理解する

静的システムは、動きの欠如によって特徴付けられます。これらのシステムに作用する力は平衡にあり、それは力とシステム上で作用する瞬間の合計がゼロであることを意味します。主な概念は次のとおりです。

  • 平衡:]] あらゆる力と瞬間がバランスの取れる状態。
  • Force:]]] オブジェクト上で動作するプッシュまたはプル。
  • モーメント:]]] 点の力の回転効果。

強制分析を実施する手順

静的システムにおける力解析を行うには、次の手順に従ってください。

  • [ステップ1:]]システムを定義し、それを分離します。
  • [ステップ 2:]]] システム上で動作するすべての外部力を特定します。
  • ステップ3:]]フリーボディ図(FBD)を描画します。
  • ステップ4:]] 平衡の式を適用します。
  • ステップ5:]]は、未知の力や瞬間を解決します。

ステップ1:システムを定義し、分離する

分析するシステムの境界を明確に定義することによって始まります。その周囲からシステムを分離して、その上で作用する力に集中します。これは分析を簡素化するのに役立ちます。

ステップ2:外部フォースを特定する

次に、システム上で動作するすべての外部力を特定します。これらの力には、以下が含まれます。

  • オブジェクトの重量
  • 応用力
  • 正常な力
  • 摩擦力
  • サポート反応

ステップ3:フリーボディ図を描画する

自由体図は、システム上で動作するすべての力を示すグラフィカルな表現です。問題の視覚化に不可欠です。これらのガイドラインに従ってください。

  • オブジェクトを単純な形状(例、ボックス)として描画します。
  • 方向と大きさを示す矢印で各力を表現します。
  • 明快さのために各力をラベル付けて下さい。

ステップ4:平衡の同等性を適用して下さい

システムは平衡にあることを確認するには、次の式を適用します。

  • 水平方向の力(ΣFx)のSum = 0
  • 垂直方向の力(ΣFy) = 0
  • 瞬間の量(ΣM) = 0

ステップ5:未知の力やモーメントを解決する

式を設定したら、未知の力や瞬間を解決します。これは、鎮痛操作や同時式の使用を伴うかもしれません。

フォース分析事例

両端でサポートされているビームの簡単な例を、真ん中の重みで検討しましょう。 ここに、力分析を行う方法は次のとおりです。

問題のセットアップ

ビームは10m、センターで動作する100Nの重みがあります(5m)。各端(AとB)で2つのサポートがサポートされています。

ステップ1:システムを定義する

システムは、そのサポートから隔離されたビーム自体です。

ステップ2:外部フォースを特定する

ビーム上で作用する力は下記のものを含んでいます:

  • ビームの重量(中心の100 N下方に)
  • AとB(上向き)に対応した反応

ステップ3:フリーボディ図

中心で下方に作用する重量および両者で上向きに作用する反作用力とビームを引く。

ステップ4:平衡の同等性を適用して下さい

式の使用:

  • ΣFy = RA + RB - 100 N = 0
  • ΣM(A) = 0:RB × 10 m - 100 N × 5 m = 0

ステップ5:未知者のための解決

時折、RB = 50 N. それから、力等への逆転を、RA はまた 50 N. を等しいです。従って、両方サポートは等しい負荷を運びます。

コンテンツ

静的システムにおける力分析を行うには、構造の完全性を確保し、さまざまなシステムの動作を理解することが不可欠です。この記事で概説した手順に従うことで、学生や教師は、その研究で静的システムを効果的に分析することができます。