PRINCIPEN OM KRAFTERNAS ÖVERFÖRBARHET (LÖSTA ÖVNINGAR) - FYSISK - 2025

Den principen om överföring av krafter indikerar att jämvikt eller rörelse situationen för en stel kropp inte förändras om en viss kraft som verkar på en specifik punkt på kroppen ersätts med en annan. För att detta ska betraktas på detta sätt måste två lokaler uppfyllas.

Den första förutsättningen är att den nya kraften har samma storlek och den andra är att samma riktning appliceras, även om den är på en annan punkt på kroppen. De två krafterna har samma resultat på en styv kropp; därför är de likvärdiga krafter.

Således bekräftar överföringsprincipen att en kraft kan överföras i samma riktning. På liknande sätt bör det noteras att den mekaniska effekten av kraften kan vara både roterande och translationell. Ett praktiskt exempel på betydelsen av överförbarhetsprincipen är när en kropp skjuts eller dras.

Om värdet på den kraft som kroppen dras med eller skjuts på är detsamma och båda krafterna appliceras i samma riktning är den resulterande rörelsen exakt densamma. Således är resultatet för rörelsens ändamål samma, oavsett om kroppen skjuts eller dras.

Stela kroppar

En stel kropp (som inte deformeras) är en kropp som inte genomgår deformationer när en yttre kraft appliceras på den.

Idén om en styv kropp är fortfarande en matematisk idealisering som är nödvändig för att studera rörelse och orsakerna till kroppens rörelse.

En mer exakt definition av en styv kropp är vad som definierar det som ett system av materiella punkter, där avståndet mellan kroppens olika punkter inte modifieras av ett kraftsystem.

Sanningen är att verkliga kroppar och maskiner aldrig är helt styva och upplever deformationer, till och med minimalt, under påverkan av krafter och belastningar som appliceras på dem.

Begränsningar av överförbarhetsprincipen

Principen om överförbarhet har vissa begränsningar. Det första och mest uppenbara är i det fallet att den applicerade kraften eller krafterna verkar på en deformerbar kropp. I så fall kommer deformationen av kroppen att vara annorlunda beroende på krafts appliceringspunkt.

En annan begränsning är vad som kan ses i följande fall. Anta att två krafter appliceras horisontellt på kroppens ändar, båda i samma riktning men i motsatt riktning.

Enligt överförbarhetsprincipen skulle de två krafterna kunna ersättas av två nya krafter som appliceras i samma riktning, men i motsatta riktningar än de ursprungliga.

För interna ändamål skulle substitutionen inte ha någon konsekvens. För en extern observatör skulle emellertid en grundläggande förändring ha skett: i ett fall skulle de applicerade krafterna vara spänningar, och i ett annat skulle de vara förståelse.

Därför är det uppenbart att överförbarhetsprincipen endast är tillämplig från hypotesen om dess tillämpning på ideala styva fasta ämnen och ur en intern observatørs perspektiv.

exempel

Första exemplet

Ett praktiskt fall med tillämpning av överförbarhetsprincipen uppstår när du vill flytta en bil av en grupp människor.

Bilen kommer att röra sig på samma sätt oavsett om den skjuts eller dras framåt, så länge människor tillämpar kraft i samma raka linje.

Andra exempel

Ett annat enkelt exempel där överförbarhetsprincipen uppfylls är remskivans. För rörelseändamål är punkten på strängen som kraften appliceras likgiltig, så länge samma kraftkraft appliceras. På detta sätt påverkar det inte rörelsen om repet är mer eller mindre långt.

Lösta övningar

Övning 1

Ange om principen om överförbarhet uppfylls i följande fall:

Första fallet

En kraft på 20 N som appliceras horisontellt på en styv kropp ersätts av en annan kraft på 15 N som appliceras någon annanstans på kroppen, även om båda appliceras i samma riktning.

Lösning

I detta fall kommer överföringsprincipen inte att uppfyllas, även om de två krafterna appliceras i samma riktning, den andra kraften inte har samma storlek som den första. Därför existerar inte ett av de nödvändiga villkoren för överförbarhetsprincipen.

Andra fallet

En kraft på 20 N som appliceras horisontellt på en styv kropp ersätts av en annan också av 20 N, applicerad på en annan punkt på kroppen och vertikalt.

Lösning

Vid detta tillfälle uppfylls överföringsprincipen inte, även om de två krafterna har samma modul, de inte tillämpas i samma riktning. Återigen existerar inte ett av de nödvändiga villkoren för överförbarhetsprincipen. Det kan sägas att de två krafterna är likvärdiga.

Tredje fallet

En kraft på 10 N som appliceras horisontellt på en styv kropp utbyts mot en annan även om 10 N som appliceras på en annan punkt på kroppen, men i samma riktning och riktning.

Lösning

I detta fall uppfylls överförbarhetsprincipen, eftersom de två krafterna har samma storlek och appliceras i samma riktning och riktning. Alla nödvändiga villkor för överförbarhetsprincipen är uppfyllda. Det kan sägas att de två krafterna är likvärdiga.

Fjärde fallet

En kraft glider i riktning mot din handlingslinje.

Lösning

I detta fall uppfylls överförbarhetsprincipen, eftersom det är samma kraft att den applicerade kraften inte varierar och den glider i sin handlingslinje. Återigen är alla nödvändiga villkor för överförbarhetsprincipen uppfyllda.

Övning 2

Två yttre krafter appliceras på en styv kropp. De två krafterna appliceras i samma riktning och i samma riktning. Om modulen för den första är 15 N och den för den andra är 25 N, vilka villkor måste en tredje yttre kraft som ersätter resultanten från de föregående två uppfylla för att uppfylla överföringsprincipen?

Lösning

Å ena sidan måste värdet på den resulterande kraften vara 40 N, vilket är resultatet av att lägga till modulen för de två krafterna.

Å andra sidan måste den resulterande kraften verka vid vilken punkt som helst på den raka linjen som sammanfogar de två krafternas appliceringspunkter.

referenser

1. Styv kropp (nd). På Wikipedia. Hämtad den 25 april 2018 från es.wikipedia.org.
2. Kraft (nd). På Wikipedia. Hämtad den 25 april 2018 från en.wikipedia.org.
3. Cutnell, John D .; Johnson, Kenneth W. (2003). Fysik, sjätte upplagan. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons Inc.
4. Corben, HC; Philip Stehle (1994). Klassisk mekanik. New York: Dover-publikationer.
5. Feynman, Richard P .; Leighton; Sands, Matthew (2010). Feynman föreläser om fysik. Vol. I: Huvudsakligen mekanik, strålning och värme (New millennium ed.). New York: BasicBooks.