균형의 첫 번째 조건

이 기사에서는 첫 번째 평형 조건이 무엇으로 구성되어 있는지 설명합니다. 또한 첫 번째 균형 조건의 실제 예를 찾을 수 있으며 마지막으로 이 주제에 대한 해결 연습을 통해 연습할 수 있습니다.

첫 번째 균형 조건은 무엇입니까?

물리학에서 첫 번째 평형 조건은 물체에 가해진 힘의 합이 0이면 해당 물체가 병진 평형 상태에 있다는 것을 확립합니다.

따라서 시스템의 합력이 0일 때 첫 번째 평형 조건이 충족됩니다. 즉, 다음 수식이 만족될 때 첫 번째 평형 조건이 충족됩니다.

또한 첫 번째 평형 조건이 충족되면 신체는 정지 상태이거나 일정한 속도로 이동합니다. 힘의 합이 0이면 몸은 가속도를 가질 수 없기 때문입니다.

논리적으로 첫 번째 평형 조건을 확인하려면 모듈이 아닌 벡터 방식으로 힘을 추가해야 합니다. 즉, 각 축에 작용하는 힘의 합이 0이면 강체는 기계적 평형 상태에 있습니다.

따라서 첫 번째 평형 조건이 충족되는지 확인하는 방법 중 하나는 각 축에 가해지는 힘을 모두 합산하여 모든 합이 0이 되면 물체가 병진 평형 상태에 있는 것입니다.

병진 평형에는 두 가지 유형이 있습니다.

• 정적 병진 평형 : 첫 번째 평형 조건이 충족되고 신체도 정지 상태일 때.
• 동적 병진 평형 : 첫 번째 평형 조건이 충족되고 물체의 속도가 일정할 때(0이 아님)

첫 번째 평형 조건의 예

첫 번째 평형 조건의 정의를 알고 나면 아래의 세 가지 예를 통해 그것이 의미하는 바를 완전히 이해할 수 있습니다.

신호등은 일상생활에서 균형의 첫 번째 조건을 보여주는 예입니다. 우리는 거리에 걸려 있는 표지판을 자주 볼 수 있으며 표지판은 항상 정지해 있으므로(똑바로 세워져 있고 넘어지지 않음) 균형을 이루고 있습니다.

마찬가지로, 정지해 있는 땅 위에 놓여 있는 모든 물체는 힘의 평형 상태에 있습니다. 즉, 평형 상태의 첫 번째 조건을 충족합니다. 왜냐하면 몸에 가해지는 유일한 힘은 무게와 수직력이고 두 힘은 서로 반대이기 때문입니다.

마지막으로 첫 번째 평형 조건의 또 다른 예는 고속도로에서 일정한 속도로 운전하는 자동차입니다. 일정한 속도로 움직이는 물체는 가속도가 0임을 의미하므로 물체에 가해지는 힘의 합도 0입니다.

첫 번째 평형 조건의 문제 해결

연습 1

다음 그림에 각도가 표시된 두 개의 로프에 매달려 있는 12kg의 질량을 가진 강체가 주어졌을 때 몸체를 평형 상태로 유지하기 위해 각 로프가 가해야 하는 힘을 계산하십시오.

이러한 유형의 문제를 해결하기 위해 가장 먼저 해야 할 일은 그림의 자유물체도를 그리는 것입니다.

매달린 물체에 작용하는 힘은 실제로 세 가지 힘, 즉 무게의 힘 P와 줄의 장력 T ₁ 및 T ₂ 뿐입니다. T _1x , T _1y , T _2x 및 T _2y 로 표시된 힘은 각각 T ₁ 및 T ₂ 의 벡터 구성요소입니다.

따라서 우리는 줄의 경사각을 알고 있으므로 장력의 벡터 구성 요소에 대한 표현을 찾을 수 있습니다.

반면에 중력에 대한 공식을 적용하여 무게의 힘을 계산할 수 있습니다.

문제 설명은 물체가 평형 상태에 있으므로 수직 힘의 합과 수평 힘의 합이 0이 되어야 함을 알려줍니다. 따라서 힘 방정식을 설정하고 이를 0으로 설정할 수 있습니다.

이제 제약 조건의 구성 요소를 이전에 찾은 표현식으로 대체합니다.

그리고 마지막으로 방정식 시스템을 풀어 힘 T ₁ 과 T ₂ 의 값을 얻습니다.

따라서 전체 시스템에 작용하는 힘의 집합은 다음과 같습니다.

문제 설명은 힘의 시스템이 평형 상태에 있으므로 두 물체가 평형 상태에 있어야 함을 알려줍니다. 이 정보로부터 우리는 두 물체의 평형 방정식을 제안할 수 있습니다.

이제 중력 공식을 적용하고 방정식을 단순화합니다.

마지막으로 데이터를 대체하고 몸체 1의 질량을 구합니다.