이 기사에서는 두 번째 평형 조건이 무엇인지, 그리고 그것이 무엇으로 구성되는지 설명합니다. 또한 두 번째 균형 조건의 실제 예를 찾아보고 마지막으로 단계별로 해결되는 연습 문제를 통해 훈련할 수 있습니다.
두 번째 균형 조건은 무엇입니까?
물리학에서 두 번째 평형 조건은 물체에 적용된 모멘트의 합이 0일 때 물체가 회전 평형 상태에 있다는 규칙입니다.
따라서 두 번째 평형 조건은 결과 모멘트가 0일 때 충족됩니다. 수학적으로 두 번째 평형 조건은 다음 공식으로 표현됩니다.
다른 축에 작용하는 모멘트는 추가할 수 없으므로 모멘트는 벡터 방식으로 추가해야 합니다. 모멘트가 항상 같은 방향으로 흐르기 때문에 동일 평면상의 힘(2차원)으로 작업하는 경우에는 이 조건이 문제가 되지 않지만, 3차원에서 작업할 때는 이를 알고 있어야 합니다.
한 지점에서 힘의 모멘트(또는 토크)는 힘의 값에 지점으로부터 힘의 수직 거리를 곱하여 계산된다는 점을 기억하십시오.
그러면 두 번째 평형 조건에 대한 방정식을 충족하려면 물체의 각가속도가 0이어야 합니다. 즉, 이 상태의 물체는 회전하지 않거나(정지 상태) 일정한 각속도로 회전합니다.
따라서 회전 균형의 유형을 구분할 수 있습니다.
- 정적 회전 평형 : 모멘트의 합이 0이고 물체의 각속도가 0일 때.
- 동적 회전 평형 : 모멘트의 합이 0이고 물체의 각속도가 일정할 때(0과 다름)
두 번째 평형 조건의 예
두 번째 균형조건의 정의에 대해 살펴보며, 이제 일상생활의 몇 가지 예를 통해 개념 이해를 마무리하겠습니다.
두 번째 평형 조건의 일반적인 예는 척도입니다. 시스템이 안정화되면 밸런스 암이 회전을 멈추고 따라서 모멘트의 합은 0이 되고 시스템은 회전 평형 상태에 있게 됩니다.
또 다른 구체적인 예는 지구입니다. 행성은 축을 중심으로 계속 회전하지만 일정한 각속도로 회전하는 것으로 간주되므로 두 번째 평형 조건을 만족합니다.
마지막으로 물체를 천장에 매달아 정지 상태로 유지하면 물체는 병진 평형과 병진 평형 상태에 있기 때문에 두 번째 평형 조건과 첫 번째 평형 조건을 모두 충족합니다. 회전.
첫 번째 균형 조건이 무엇으로 구성되어 있는지 명확하게 이해하지 못하는 경우 자세히 설명된 다음 문서를 참조하세요.
두 번째 균형 조건의 해결 연습
연습 1
다음 보의 지지가 회전 평형을 이루기 위해 만들어야 하는 모멘트를 계산하십시오.
빔이 회전 평형 상태에 있고 두 번째 평형 조건이 충족되려면 지지대가 힘에 의해 생성된 비틀림 모멘트에 대응해야 하므로 모멘트의 합은 0이 됩니다.
따라서 지지대 수준에서 힘에 의해 생성된 모멘트(또는 토크)를 계산합니다.
이제 우리는 평형 모멘트 방정식을 제안합니다.
힘을 생성하는 순간은 화면 내부를 통과하므로 해당 부호는 음수입니다.
마지막으로 방정식에서 미지수를 푼다.
획득된 펄스는 양의 부호를 가지므로 그 방향은 화면 외부를 향합니다.
연습 2
다음 그림에서 볼 수 있듯이, 길이 10m의 수평 막대가 질량이 8kg인 물체를 지탱하고 있습니다. 지지대와 매달린 물체 사이의 거리를 알 때 시스템이 회전과 병진의 균형을 이루고 있는 경우 지지대가 가하는 힘의 값은 얼마입니까?
먼저 중력 공식을 사용하여 수평 막대가 지탱해야 하는 무게를 계산합니다.
따라서 시스템의 자유물체도는 다음과 같습니다.
문제 설명은 시스템이 힘의 균형을 이루고 있으므로 모든 힘의 합이 0이 되어야 함을 알려줍니다. 이 평형 조건을 사용하여 다음 방정식을 공식화할 수 있습니다.
반면에, 이 진술은 또한 시스템이 운동량 평형 상태에 있음을 알려줍니다. 따라서 시스템의 어느 지점에서든 모멘트의 합을 고려하면 결과는 0이어야 하며, 두 지지점 중 하나의 기준점을 취하면 미지수가 하나만 있는 방정식을 갖게 됩니다.
이제 방정식에서 미지수를 풀어 지지체 B가 가하는 힘을 계산할 수 있습니다.
그리고 마지막으로, 얻은 값을 수직력의 높은 방정식에 대입하면 다른 지지대에 가해지는 힘의 강도를 알 수 있습니다.
