Principe van Overdraagbaarheid van krachten (met opgeloste oefeningen)



de principe van overdraagbaarheid van krachten het geeft aan dat de situatie van evenwicht of beweging van een rigide lichaam niet verandert als een bepaalde kracht die op een specifiek punt van het lichaam inwerkt, door een andere wordt vervangen. Om hier rekening mee te houden, moet aan twee panden worden voldaan.

De eerste premisse is dat de nieuwe kracht van dezelfde grootte is, en de tweede is dat dezelfde richting wordt toegepast, zelfs als deze zich op een ander punt van het lichaam bevindt. De twee krachten hebben hetzelfde resultaat op een onbuigzaam lichaam; daarom zijn ze gelijkwaardige krachten.

Het principe van de overdraagbaarheid bevestigt dus dat een kracht in dezelfde richting kan worden overgedragen. Evenzo moet worden opgemerkt dat het mechanische effect van kracht zowel rotatie als translatie kan zijn. Een praktisch voorbeeld van de betekenis van het beginsel van overdraagbaarheid wordt gegeven wanneer een lichaam wordt geduwd of getrokken.

Als de waarde van de kracht waarmee het lichaam wordt getrokken of geduwd dezelfde is, en beide krachten worden in dezelfde richting toegepast, is de resulterende beweging exact hetzelfde. Op deze manier is het resultaat voor beweging hetzelfde, duw of trek het lichaam.

index

  • 1 Stijve lichamen
  • 2 Beperkingen van het beginsel van overdraagbaarheid
  • 3 voorbeelden
    • 3.1 Eerste voorbeeld
    • 3.2 Tweede voorbeeld
  • 4 Oefeningen opgelost
    • 4.1 Oefening 1
    • 4.2 Oefening 2
  • 5 Referenties

Stijve lichamen

Het wordt een rigide lichaam (dat niet vervormt) genoemd naar elk lichaam dat geen vervormingen oploopt wanneer een externe kracht wordt uitgeoefend op deze.

Het idee van rigide lichaam stopt niet met het zijn van een wiskundige idealisatie die nodig is voor de studie van de beweging en de oorzaken van de beweging van de lichamen.

Een preciezere definitie van rigide lichaam is wat het definieert als een systeem van materiële punten, waarbij de afstand tussen de verschillende punten van het lichaam niet wordt gewijzigd door de werking van een systeem van krachten..

De waarheid is dat echte lichamen en machines nooit volledig rigide zijn en vervormingen ervaren, zelfs minimaal, onder de actie van de krachten en lasten die erop worden toegepast..

Beperkingen van het beginsel van overdraagbaarheid

Het principe van overdraagbaarheid heeft enkele beperkingen. De eerste en meest voor de hand liggende is in het geval dat de uitgeoefende kracht of krachten werken op een vervormbaar lichaam. In dat geval zal de vervorming van het lichaam verschillen afhankelijk van het punt waarop de krachten worden uitgeoefend.

Een andere beperking is de beperking die in het volgende geval te zien is. Stel dat twee krachten horizontaal op de uiteinden van een lichaam worden uitgeoefend, beide in dezelfde richting maar in de tegenovergestelde richting.

Volgens het beginsel van overdraagbaarheid zouden de twee krachten kunnen worden vervangen door twee nieuwe krachten die in dezelfde richting worden uitgeoefend, maar in tegengestelde richting van het origineel.

Voor interne doeleinden zou de vervanging geen gevolgen hebben. Voor een externe waarnemer zou echter een fundamentele verandering hebben plaatsgevonden: in één geval zouden de toegepaste krachten onder spanning staan ​​en in een andere zouden ze van begrip zijn..

Daarom is het duidelijk dat het principe van overdraagbaarheid alleen van toepassing is vanuit de hypothese van de toepassing ervan op ideale rigide vaste stoffen en vanuit het perspectief van een interne waarnemer.

Voorbeelden

Eerste voorbeeld

Een praktisch geval van toepassing van het beginsel van overdraagbaarheid vindt plaats wanneer u een auto voor een groep mensen wilt verplaatsen.

De auto zal op dezelfde manier bewegen, ongeacht of ze hem duwen of naar voren trekken, zolang mensen maar kracht uitoefenen op dezelfde rechte lijn.

Tweede voorbeeld

Een ander eenvoudig voorbeeld waarin het principe van overdraagbaarheid wordt bereikt, is dat van de katrol. Voor bewegingsdoeleinden is het punt van het touw waarop de kracht wordt uitgeoefend onverschillig, zolang dezelfde kracht wordt uitgeoefend. Op deze manier heeft het geen invloed op de beweging als het touw meer of minder uitgebreid is.

Opgeloste oefeningen

Oefening 1

Geef aan of het beginsel van overdraagbaarheid is bereikt in de volgende gevallen:

Eerste geval

Een kracht van 20 N horizontaal uitgeoefend op een stijf lichaam wordt vervangen door een andere kracht van 15 N uitgeoefend op een ander punt van het lichaam, hoewel beide in dezelfde richting werken.

oplossing

In dit geval zal niet aan het principe van overdraagbaarheid worden voldaan, omdat hoewel de twee krachten in dezelfde richting worden uitgeoefend, de tweede kracht niet dezelfde grootte heeft als de eerste. Daarom is niet voldaan aan een van de onmisbare voorwaarden van het beginsel van overdraagbaarheid.

Tweede geval

Een horizontaal uitgeoefende kracht van 20 N op een onbuigzaam lichaam wordt vervangen door nog eens 20 N, aangebracht op een ander punt van het lichaam en verticaal.

oplossing

Bij deze gelegenheid wordt niet voldaan aan het beginsel van overdraagbaarheid, omdat hoewel de twee krachten dezelfde module hebben, ze niet in dezelfde richting van toepassing zijn. Nogmaals, een van de onmisbare voorwaarden van het beginsel van overdraagbaarheid is niet vervuld. Men kan zeggen dat de twee krachten equivalent zijn.

Derde geval

Een kracht van 10 N horizontaal uitgeoefend op een stijf lichaam wordt veranderd door een andere 10 N aangebracht op een ander punt van het lichaam, maar in dezelfde richting en richting.

oplossing

In dit geval is aan het principe van overdraagbaarheid voldaan, aangezien de twee krachten van dezelfde grootte zijn en in dezelfde richting en richting worden toegepast. Alle noodzakelijke voorwaarden van het beginsel van overdraagbaarheid zijn vervuld. Men kan zeggen dat de twee krachten equivalent zijn.

Vierde zaak

Een kracht schuift in de richting van zijn actielijn.

oplossing

In dit geval is aan het principe van overdraagbaarheid voldaan, aangezien de kracht van de uitgeoefende kracht, als dezelfde kracht, niet verandert en in zijn actielijn glijdt. Opnieuw zijn alle noodzakelijke voorwaarden van het beginsel van overdraagbaarheid vervuld.

Oefening 2

Twee externe krachten worden uitgeoefend op een stijf lichaam. De twee krachten worden in dezelfde richting en in dezelfde richting toegepast. Als de module van de eerste 15 N is en die van de tweede van 25 N, welke voorwaarden moet een derde externe kracht hebben die in de plaats komt van degene die het resultaat is van de vorige twee, het principe van overdraagbaarheid vervullen??

oplossing

Aan de ene kant moet de waarde van de resulterende kracht 40 N zijn, wat het resultaat is van het optellen van de module van de twee krachten.

Aan de andere kant moet de resulterende kracht werken op elk punt van de rechte lijn die de twee toedieningspunten van de twee krachten verbindt.

referenties

  1. Stijf lichaam (n.d.). In Wikipedia. Opgehaald op 25 april 2018, via es.wikipedia.org.
  2. Forceer (n.d.). In Wikipedia. Opgehaald op 25 april 2018, via en.wikipedia.org.
  3. Cutnell, John D.; Johnson, Kenneth W. (2003). Natuurkunde, zesde editie. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons Inc.
  4. Corben, H.C .; Philip Stehle (1994). Klassieke mechanica. New York: publicaties van Dover.
  5. Feynman, Richard P.; Leighton; Sands, Matthew (2010). De Feynman geeft lezingen over fysica. Deel I: voornamelijk mechanica, straling en warmte (New millennium ed.). New York: BasicBooks.