2.5. Mechanika tuhého telesa

Moment sily

Moment sily M vyjadruje otáčavý účinok sily:
M = F . d ..... d - je rameno sily, je to kolmá vzdialenosť od stredu otáčania ku smeru sily (m), F - pôsobiaca sila (N). Jednotkou momentu sily je Newton meter (Nm).

Príklad: Aký krútiaci moment vyvolá sila 100 N pôsobiaca na kliešte s dĺžkou 20 cm?
d = 20 cm = 0,2 m, F = 100 N
M = F . d = 100 N . 0,2 m = 20 N.m

Momentová veta: Otáčavý účinok síl na tuhé teleso otáčavé okolo nehybnej osi sa ruší, keď vektorový súčet momentov všetkých síl vzhľadom na os otáčania je nulový:
M1 + M2 + M3 + .... + Mn = 0

Napríklad:

F1 . d1 = F2 . d2

Príklad: Aké protizávažie musí mať žeriav, ktorý dvíha závažie 10 ton s ramenom dlhým 20 m, pričom dĺžka ramena s protizávažím je 5 m?
M1 = M2
m1 . g . d1 = m2 . g . d2
m2 = ( m1 . d1 ) / d2 = 10 000 kg . 20 m / 5 m = 40 000 kg = 40 t

Skladanie síl

Sila je vektor. Má svoju veľkosť, smer a pôsobisko.

1. Skladanie rôznobežných síl - robíme pomocou rovnobežníka síl:

  1. Vektor = veľkosť a smer výslednej sily F určíme v rovnobežníku CF1F2 ako vektorový súčet
  2. Pôsobisko výsledej sily je v bode D.

Moment výslednice vzhľadom na ľubovoľnú os sa musí rovnať súčtu momentov zložiek vzhľadom na tú istú os.
M = M1 + M2 + ... + Mn
aby mala výslednica síl na teleso rovnaký otáčavý účinok ako ako sústava síl

2. Skladanie rovnobežných síl:

a) rovnakého smeru

F = F1 + F2
M1 = M2
F1. d1 = F2 . d2
d1 / d2 = F2 / F1

b) opačného smeru

F = F1 - F2
M1 = M2
F1. d1 = F2 . d2
d1 / d2 = F2 / F1

Ťažisko telesa

Ťažnica je priamka prechádzajúca ťažiskom telesa. Ťažisko je priesečník ťažníc. Poloha ťažiska je daná rozložením látky v telese.

Rovnovážna poloha je taká, v ktorej teleso zostáva v pokoji. Stabilita telesa je schopnosť zachovať si rovnovážnu polohu. Vzhľadom na stabilitu existujú polohy:

  1. stála (stabilná) - po vychýlení sa teleso vráti do pôvodnej polohy
  2. vratká (labilná) - po vychýlení sa výchylka ďalej zväčšuje
  3. voľná - po vychílení ostáva teleso v novej polohe

Jednoduché stroje

Páka je tyč, ktorá sa otáča okolo osi kolmej na tyč. Mení veľkosť sily.

Nakolnená rovina zviera s vodorovnou rovinou ostrý uhol = menej ako 45°. Sila potrebná na vytlačenie bremena je menšia ako sila potrebná na jeho zdvihnutie.

Pevná kladka obsahuje upevnené koleso a lano, príp reťaz. Mení len smer sily, nie jej veľkosť.

Skrutka obsahuje naklonenú rovinu zvinutú do skrutkovnice.

Koleso na hriadeli obsahuje koleso a hriadeľ, príp. kľuku.

Klin je trojboký hranol s jednou úzkou stenou - čelom. Malá sila pôsobiaca na úzku stranu (údery kladiva) vyvolá veľké sily pôsobiace na čelo.

Trecia sila pôsobí na teleso proti smeru pohybu.

  1. šmyková trecia sila - posun rovných plôch
  2. valivá odpor - trenie kolies