▷ ما هو التوازن الانتقالي؟ (أمثلة)

تشرح هذه المقالة ما هو التوازن الانتقالي. سوف تجد العلاقة بين التوازن الانتقالي وشرط التوازن الأول (أو مبدأ القصور الذاتي). ستتمكن أيضًا من رؤية العديد من الأمثلة على الموازين الانتقالية، وأخيرًا، سيكون لديك تمرين تم حله حول الموضوع للتدرب عليه.

ما هو التوازن الانتقالي؟

التوازن الانتقالي هو حالة فيزيائية يكون فيها الجسم في حالة راحة أو بسرعة ثابتة. يحدث التوازن الانتقالي عندما يكون مجموع القوى المؤثرة على الجسم مساويًا للصفر.

$\displaystyle \sum\vv{F} =0$

لذلك، عندما يكون الجسم الصلب في حالة اتزان انتقالي، فهذا يعني أن تسارعه يساوي صفرًا. وبالمثل، إذا كان نظام القوى في حالة توازن انتقالي، فإن القوة المحصلة على النظام تساوي صفرًا.

تذكر أن الترجمة في الفيزياء هي حركة يتغير فيها موضع الجسم. ولهذا السبب فإن التوازن الانتقالي يعني أن الترجمة تحدث بطريقة متوازنة (بسرعة ثابتة) أو أنه ببساطة لا توجد ترجمة.

هناك نوعان من التوازنات الانتقالية:

التوازن الانتقالي الساكن : الجسم الذي مجموع قوىه صفر وهو أيضًا في حالة سكون.
التوازن الانتقالي الديناميكي : جسم مجموع قواه المتجه صفر ويتحرك بسرعة ثابتة.

الشرط الأول للتوازن

عندما يكون الجسم في حالة توازن انتقالي، يقال أن شرط التوازن الأول قد تحقق.

ولذلك فإن شرط التوازن الأول يتحقق عندما يكون مجموع قوى النظام صفراً. ضع في اعتبارك أنه لا ينبغي إضافة وحدات القوى، بل يجب إضافتها كمتجهات، أي يجب أن يكون مجموع القوى صفرًا لكل محور.

لذا، إذا كنا نتعامل مع قوى مستوية (بعدين)، لكي يكون الجسم في حالة توازن انتقالي، يجب إضافة القوى الأفقية (المحور X) والقوى الرأسية (المحور Y) بشكل منفصل، ويجب أن يعطي المجموعان 0 .

$\displaystyle \sum \vv{F_x}=0 \qquad \sum\vv{F_y}=0$

التوازن الانتقالي والتناوب

يكون الجسم الصلب في حالة توازن انتقالي ودوراني عندما يكون مجموع القوى ومجموع العزوم يساوي الصفر. أو بمعنى آخر، يكون الجسم في حالة توازن انتقالي ودوراني عندما تكون القوة المحصلة والعزم المحصلة صفرًا.

$\sum \vv{F}=0 \qquad \sum\vv{M}=0$

في هذه الحالة، ستكون السرعة الخطية للجسم صفرًا أو ثابتة، وبالمثل، ستكون سرعته الزاوية صفرًا أو ثابتة. ومن ثم لن يكون لها تسارع خطي ولا تسارع زاوي.

بالإضافة إلى ذلك، عندما يكون الجسم في حالة توازن القوى وتوازن اللحظات ، يقال أن الجسم في حالة توازن .

أمثلة على التوازن الانتقالي

وبالنظر إلى تعريف التوازن الانتقالي، سنقوم بتحليل ثلاثة أمثلة مختلفة لإنهاء فهم معنى هذا المصطلح.

على سبيل المثال، الكائن التالي المعلق من سلاسل يكون في حالة توازن انتقالي لأن جميع القوى متوازنة. يتم تعويض قوة الوزن بالقوة T ₂ والمكونات الرأسية للقوى T ₁ و T ₃ . ومن ناحية أخرى، فإن المكونات الأفقية للقوى T ₁ و T ₃ تعوض بعضها البعض.

في الواقع، أي جسم يستقر على الأرض في حالة سكون هو في حالة توازن قوى، حيث أن القوى الوحيدة المطبقة عليه هي الوزن والقوة العمودية، والقوتان تتعارضان.

مثال آخر على التوازن الانتقالي هو سيارة تتحرك بسرعة ثابتة على طول الطريق. أي جسم يتحرك بسرعة ثابتة يعني أن تسارعه يساوي صفرًا، وبالتالي فإن مجموع القوى يساوي صفرًا أيضًا.

حل تمرين التوازن الانتقالي

كما هو موضح في الشكل التالي، هناك جسمان متصلان بواسطة حبل وبكرة كتلتهما ضئيلة. إذا كانت كتلة الجسم 2 7 كجم وكان ميل المنحدر 50 درجة، فاحسب كتلة الجسم 1 بحيث يكون النظام بأكمله في حالة توازن. وفي هذه الحالة يمكن إهمال قوة الاحتكاك.

انظر الحل

يقع الجسم 1 على منحدر مائل، لذا فإن أول ما يجب فعله هو التحليل الاتجاهي لقوة وزنه للحصول على القوى في محاور المنحدر:

$P_{1x}=P_1\cdot \text{sin}(\alpha)$

$P_{1y}=P_1\cdot \text{cos}(\alpha)$

وبالتالي فإن مجموعة القوى المؤثرة على النظام بأكمله هي:

يخبرنا بيان المشكلة أن نظام القوى في حالة توازن، لذا يجب أن يكون الجسمان في حالة توازن. ومن هذه المعلومات يمكننا اقتراح معادلات توازن الجسمين:

$1\ \rightarrow \ \begin{cases}P_{1x}=T\\[2ex]P_{1y}=N\end{cases} \qquad\qquad 2 \ \rightarrow \ T=P_2[/latex ] Ainsi, la composante du poids de l'objet 1 incliné dans le sens de la pente doit être égale au poids de l'objet 2 : [latex]P_{1x}=P_2$