Principiul transmisibilității forțelor (cu exerciții rezolvate)

principiul transmisibilității de forțe indică faptul că situația echilibrului sau mișcării unui corp rigid nu se modifică dacă o anumită forță care acționează asupra unui anumit punct al corpului este înlocuită de o altă forță. Pentru ca acest lucru să fie luat în considerare, trebuie să fie îndeplinite două premise.

Prima premisă este că noua forță are aceeași magnitudine, iar a doua este că se aplică aceeași direcție, chiar dacă se află într-un punct diferit al corpului. Cele două forțe au același rezultat pe un corp rigid; prin urmare, ele sunt forțe echivalente.

Astfel, principiul transmisibilității confirmă faptul că o forță poate fi transmisă în aceeași direcție. În mod similar, este convenabil să se sublinieze că efectul mecanic al forței poate fi atât rotația cât și traducerea. Un exemplu practic al sensului principiului transmisibilității este dat atunci când un corp este împins sau tras.

Dacă valoarea forței cu care corpul este tras sau împins este același și ambele forțe sunt aplicate în aceeași direcție, mișcarea rezultată este exact aceeași. Astfel, în scopul mișcării rezultatul este același, împingeți sau trageți corpul.

index

• 1 Corpuri rigide
• 2 Limitarea principiului transmisibilității
• 3 Exemple
  • 3.1 Primul exemplu
  • 3.2 Al doilea exemplu
• 4 Exerciții rezolvate
  • 4.1 Exercițiul 1
  • 4.2 Exercițiul 2
• 5 Referințe

Corpuri rigide

Se numește un corp rigid (care nu se deformează) la nici un corp care nu suferă deformări atunci când se aplică o forță exterioară.

Ideea corpului rigid nu încetează să mai fie o idealizare matematică necesară pentru studiul mișcării și a cauzelor mișcării corpurilor.

O definiție mai precisă a corpului rigid este ceea ce îl definește ca un sistem de puncte materiale, în care distanța dintre diferitele puncte ale corpului nu este modificată de acțiunea unui sistem de forțe.

Adevărul este că organismele și mașinile reale nu sunt niciodată complet rigide și se confruntă cu deformări, chiar și în mod minim, sub acțiunea forțelor și taxelor aplicate lor.

Limitări ale principiului transmisibilității

Principiul transmisibilității prezintă unele limitări. Primul și cel mai evident este în cazul în care forța sau forțele aplicate acționează pe un corp deformabil. În acest caz, deformarea corpului va fi diferită în funcție de punctul de aplicare al forțelor.

O altă limitare este cea care poate fi văzută în următorul caz. Să presupunem că două forțe au aplicat orizontal pe capetele unui corp, atât în ​​aceeași direcție, cât și în direcția opusă.

Conform principiului transmisibilității, cele două forțe ar putea fi înlocuite de două forțe noi aplicate în aceeași direcție, dar în direcții opuse față de cele inițiale.

Pentru scopuri interne, substituția nu ar avea nici o consecință. Cu toate acestea, pentru un observator extern ar fi avut loc o schimbare fundamentală: într-un caz, forțele aplicate ar fi de tensiune, iar în alta ar fi de înțeles.

Prin urmare, este clar că principiul transmisibilității este aplicabil numai din ipoteza aplicării sale solidelor rigide ideale și din perspectiva unui observator intern.

Exemple

Primul exemplu

Un caz practic de aplicare a principiului transmisibilității apare atunci când doriți să mutați o mașină pentru un grup de persoane.

Mașina se va deplasa în același mod dacă o împing sau o trage înainte, atâta timp cât oamenii aplică forța pe aceeași linie dreaptă.

Al doilea exemplu

Un alt exemplu simplu în care se respectă principiul transmisibilității este cel al scripeții. În scopul mișcării, punctul coardei pe care se aplică forța este indiferentă, atâta timp cât este aplicată aceeași forță de forță. În acest fel, nu afectează mișcarea dacă șirul este mai mult sau mai puțin extins.

Exerciții rezolvate

Exercițiul 1

Indicați dacă principiul transmisibilității este îndeplinit în următoarele cazuri:

Primul caz

Se înlocuiește o forță de 20 N aplicată orizontal pe un corp rigid cu o altă forță de 15 N aplicată în alt punct al corpului, deși ambele se aplică în aceeași direcție.

soluție

În acest caz, principiul transmisibilității nu va fi îndeplinit deoarece, deși cele două forțe sunt aplicate în aceeași direcție, a doua forță nu are aceeași magnitudine ca prima. Prin urmare, una dintre condițiile indispensabile ale principiului transmisibilității nu este îndeplinită.

Cel de-al doilea caz

O forță de 20 N aplicată orizontal pe un corp rigid de o altă forță de 20 N, aplicată în alt punct al corpului și înlocuită vertical.

soluție

Cu această ocazie, principiul transmisibilității nu este îndeplinit deoarece, deși cele două forțe au același modul, ele nu se aplică în aceeași direcție. Din nou, una dintre condițiile indispensabile ale principiului transmisibilității nu este îndeplinită. Se poate afirma că cele două forțe sunt echivalente.

Al treilea caz

O forță de 10 N aplicată orizontal pe un corp rigid de o altă forță de 10 N aplicată în alt punct al corpului, dar în aceeași direcție și sens.

soluție

În acest caz, principiul transmisibilității este îndeplinit, dat fiind că cele două forțe sunt de aceeași mărime și sunt aplicate în aceeași direcție și sens. Sunt îndeplinite toate condițiile necesare ale principiului transmisibilității. Se poate afirma că cele două forțe sunt echivalente.

Al patrulea caz

O forță alunecă în direcția liniei sale de acțiune.

soluție

În acest caz, principiul transmisibilității este îndeplinit, având în vedere că, deoarece forța este aceeași, magnitudinea forței aplicate nu se schimbă și se alunecă în linia ei de acțiune. Încă o dată toate condițiile necesare ale principiului transmisibilității sunt îndeplinite.

Exercitarea 2

Două forțe externe sunt aplicate unui corp rigid. Cele două forțe sunt aplicate în aceeași direcție și în aceeași direcție. Dacă modulul primului este de 15 N și cel al celui de-al doilea dintre cele 25 N, ce condiții trebuie să îndeplinească oa treia forță externă care înlocuiește cea care rezultă din cele două precedente respectă principiul transmisibilității?

soluție

Pe de o parte, valoarea forței rezultante trebuie să fie de 40 N, care este rezultatul adăugării modulului celor două forțe.

Pe de altă parte, forța rezultantă trebuie să acționeze în orice punct al liniei drepte care unește cele două puncte de aplicare ale celor două forțe.

referințe

1. Corpul rigid (n.d.). În Wikipedia. Adus pe 25 aprilie 2018 de la es.wikipedia.org.
2. Forță (n.d.). În Wikipedia. Adus pe 25 aprilie 2018 de la en.wikipedia.org.
3. Cutnell, John D.; Johnson, Kenneth W. (2003).Fizica, ediția a șasea. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons Inc.
4. Corben, H.C .; Philip Stehle (1994).Mecanica clasică. New York: publicații Dover.
5. Feynman, Richard P.; Leighton; Sands, Matthew (2010).Feynman preda cursuri de fizică. Vol. I: În principal mecanică, radiație și căldură (New millennium ed.). New York: BasicBooks.