Fyzikální rovnovážný stav se mírně liší od stavu chemie. Rovnováha přichází ve dvou formách: statická a dynamická. Pojďme se tedy zamyslet nad jedním z nich: dynamická rovnováha.
Říká se, že systém nebo objekt je v dynamické rovnováze, když dva nebo více procesů probíhají současně, ale nemají na sebe žádný výsledný efekt. Pokud neexistuje žádný čistý vliv procesů na sebe, pak se objekt pohybuje konstantním pohybem, přesněji s nulovým zrychlením a nulovou čistou silou.
Poté, co víte, co přesně dynamická rovnováha je, dejte nám nyní vědět, jak a kdy najít dynamickou rovnováhu s některými vyřešenými problémy do hloubky v tomto článku.
Kdy najít dynamickou rovnováhu?
Systém v dynamické rovnováze se zprvu zdá statický, ale hlubší, protichůdný proces pracuje na udržení mikrostav stabilní. Dejte nám tedy vědět, kdy je vyžadována dynamická rovnováha.
Když je určitý objekt v pohybu, je důležité najít dynamickou rovnováhu. Princip dynamické rovnováhy se používá při vytváření zvedacích materiálů, jako jsou pružiny, lana atd. Inženýři používají tento koncept k určení sil, které na něj působí, při stavbě dalších souvisejících konstrukcí.
Jak najít dynamickou rovnováhu?
Náš každodenní život může výrazně těžit z dynamické rovnováhy. Ve světle toho nám dejte vědět, jak najít dynamickou rovnováhu.
Když vezmeme v úvahu skutečné síly, D'Alembertův princip se používá k výpočtu dynamické rovnováhy libovolného systému. Podle toho je rozdíl mezi čistá síla působící na systém nebo těleso hmotných částic a časové derivace hybnosti jsou nulové, když je promítnuta na jakékoli virtuální posunutí.
Strategie k nalezení dynamické rovnováhy
- Vypočítejte sílu působící na jednotlivé částice tělesa Dynamická rovnováha.
- Protože je systém ve stavu dynamické rovnováhy, identifikujte sílu působící na těleso buď v důsledku jeho translačního pohybu, rotační pohyb, nebo obojí.
- Výsledná rovnice poskytuje nezbytné podmínky pro dynamický rovnovážný systém.
Jaký je vzorec pro dynamickou rovnováhu?
K určení dynamické rovnováhy se používá rovnice a princip D'Alemberta. Podívejme se tedy na vzorec používaný k určení dynamické rovnováhy systému.
Následuje matematická reprezentace D'Alembertova principu:
⅀i (Fi - miai) ????ri =0
Kde,
i : Integrál, který se používá k identifikaci proměnné v systému, která odpovídá konkrétní částici
Fi : Celková síla, která byla aplikována na ith částice
mi : Hmotnost ith částice
ai : Zrychlení ith částice
????ri : Virtuální přemístění ith částice
& miai : Reprezentace časové derivace.
SŘešení problémů dynamické rovnováhy
1. Jaká je čistá velikost síly působící na automobil jedoucí konstantní rychlostí 70 km/h po rovné silnici?
Zadáno:
Rychlost auta v = 70 km/h = 19.44 m/s
Najít:
Čistá síla působící na automobil F = ?
Řešení:
Protože rychlost vozu je konstantní, pak zrychlení vozu a = 0 m/s2
Tak, ma = 0 N ……….. (1)
D'Alembertův princip je dán takto:
⅀i (Fi - miai) ????ri = 0 ……….(2)
Tak,
(F – ma) = 0
Vložením hodnoty rovnice (1) do výše uvedené rovnice dostaneme čistou sílu:
F = 0
Výsledkem je, že součet všech sil působících na vůz je vyrovnaný a musí být nulový. Z toho vyplývá, že vůz je v dynamické rovnováze.
2. Najděte podmínku dynamické rovnováhy pro blok pohybující se vzhůru konstantní rychlostí, jak je znázorněno na obrázku níže.
Řešení:
Protože je blok v dynamické rovnováze, musí být čistá síla působící na blok nulová. Tím pádem,
Fsíť =Fx + Fy = 0 ……….(1)
Protože žádná síla nepůsobí na blok vodorovně, čistá síla ve směru x je nulová. Můžeme tedy napsat:
Fx = 0 ……….(2)
Zatímco ve směru y, tažná síla T na laně je ve směru nahoru a gravitační síla mg vzhledem ke své hmotnosti je směrem dolů. V důsledku toho může být čistá síla působící ve směru y dána takto:
Fy = T – W = T – mg ……….(3)
Vložení hodnot rovnice (2) a (3) do rovnice (1):
Fx + Fy = 0 + T – mg = 0
∴ T = mg
If T > mg, blok by se zrychlil směrem nahoru. Li T < mg, blok by se zpomaloval a zpomaloval, jak by se pohyboval nahoru, a nakonec by se zastavil.
Tak, T = mg je požadovaný stav, kdy je určitý blok v dynamické rovnováze.
3. Jak je vidět na obrázku níže, když je rámeček tažen, pohybuje se ve směru x konstantní rychlostí. Určete podmínky pro dynamickou rovnováhu.
Řešení:
Protože je krabice v dynamické rovnováze, čistá síla působící na ni by byla nulová.
Čistá síla ve směru X:
Fx = T cos ???? – fk = 0 ……….. (1)
Kde, fk je kinetická třecí síla
Čistá síla ve směru Y:
Fy = N +T hřích ???? – fk = 0 ……….(2)
Rovnice (1) a (2) jsou tedy požadované podmínky pro to, aby krabice dosáhla dynamické rovnováhy.
4. Určete tahovou sílu bloku o hmotnosti 10 g, který se pohybuje vertikálně směrem vzhůru konstantní rychlostí.
Zadáno:
Hmotnost bloku m = 10 g = 0.01 kg
Najít:
Tažná síla působící na blok T = ?
Řešení:
Výsledkem je, že blok je při pohybu v „dynamické rovnováze“. konstantní rychlost. Pro podmínku dynamické rovnováhy pro blok tedy platí:
T = mg
Kde g je gravitační zrychlení (9.8 m/s2)
∴ T = 0.01 x 9.8
∴ T = 0.098 N
Tažná síla daného bloku je tedy 0.098 N.
Závěr:
Z tohoto článku můžeme usoudit, že systém nebo těleso bude mít konstantní rychlost, když je v dynamické rovnováze, protože na něj nebude působit žádná čistá síla. Kromě toho je D'Alembertův princip využíván k nalezení dynamické rovnováhy při řešení skutečných sil.
Také čtení:
- Jak vypočítat rozpustnost
- Objem je rozsáhlá vlastnost
- Dynamická rovnováha v roztoku
- Jak zjistit koeficient tření na nakloněné rovině
- Exotermická reakce 2
- Efektivní výpočty ohniskové vzdálenosti
- Rosný bod a bod nasycení
- Příklad nestabilní rovnováhy
- Proč je statické tření větší než kinetické
- Korektory atmosférické disperze
Jsem Alpa Rajai, dokončil jsem magisterské studium ve vědě se specializací na fyziku. Jsem velmi nadšený z psaní o svém porozumění pokročilé vědě. Ujišťuji, že moje slova a metody pomohou čtenářům porozumět jejich pochybnostem a ujasnit si, co hledají. Kromě fyziky jsem vyučený kathakský tanečník a také někdy píšu své pocity formou poezie. Neustále se aktualizuji ve fyzice a čemukoli rozumím, zjednodušuji to a udržuji to rovnou k věci, aby to bylo čtenářům jasné.
